箱式电阻炉课程设计报告

一、设计任务书一、设计任务书 题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉； 生产能力：160 kg/h； 生产要求：无定型产品，小批量多品种，周期式成批装料，长时间连续生产； 要求：完整的设计计算书一份和炉子总图一张。 二、炉型的选择二、炉型的选择 根据生产特点，拟选用中温箱式热处理电阻炉，最高使用温度，不通保护气氛。 三、确定炉体结构及尺寸三、确定炉体结构及尺寸 1.炉底面积的确定 因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。已知生产 率 p 为 160 kg/h，按照教材表 5-1 选择箱式炉用于退火和回火时的单位面积生产率p0为 100 kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积： 由于有效面积与炉底总面积存在关系式， 取系数上限， 得炉底实际面积： 2.炉底长度和宽度的确定 由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑出料方便，取 根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取 3.炉膛高度的确定 按照统计资料，炉膛高度 与宽度 之比 。 因此，确定炉膛尺寸如下： 长 宽 高 通常在之间，根据炉子工作条件，取 ，如总图所示。 ，因此，可求得： 为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间， 确定工作室有效尺寸为： 4.炉衬材料及厚度的确定 由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即 土砖， 炉顶采用 膨胀珍珠岩 。 炉底采用三层 铝纤维毡， 炉门用 级硅藻土砖。 炉底隔砖采用重质粘土砖 炉底板材料选用 四、砌体平均表面积计算四、砌体平均表面积计算 砌体外廓尺寸如下： ，则 f 可由 ，电热元件搁砖选用重质高铝砖。 耐热钢， 根据炉底实际尺寸给出， 分三块或者四块， 厚。 轻质粘土砖，密度为的普通硅酸 密度为的普通硅酸铝纤维毡， 轻质粘土砖，密度为 级硅藻土砖。 的普通硅酸铝纤维毡， 轻质粘 级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。 轻质粘土砖，密度为的普通硅酸铝纤维毡， 试中——拱顶高度，此炉子采用60°标准拱顶，取拱弧半径 求得 f=131.052。 1.炉顶平均面积 2.炉墙平均面积 炉墙面积包括侧墙及前后墙，为简化计算，将炉门包括在前墙内。 3.炉底平均面积 五、计算炉子功率五、计算炉子功率 1.根据经验公式法计算炉子功率 由教材式 取式中系数 K 为保温系数，取值为11，炉温 所以 由经验公式法计算得 2.根据热平衡计算炉子功率 （1）加热工件所需的热量 由 资 料 附 表 得 ， 工 件 在 ，根据式 ，炉膛面积 及时 比 热 容 分 别 为， （2）通过炉衬的散热损失的热量 I.炉墙的散热损失 由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一数据处理，为简化计算，将炉门包括在 前墙内。 根据式 对于炉墙散热，如图 ， 耐火层的平均温度 硅藻土砖层的平均温度 所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度， ，则 ，硅酸铝纤维层的平均温度 ，层炉衬的导热率由教材附表3 得 ， ， 。 普通硅酸铝纤维的热导率由教材附表4 查得，在与给定温度相差较小范围内近似认为其热导 率与温度成直线关系，由 当炉壳温度为 数 ①求热流 ，室温为 ，得 是，由教材附表 2 可得炉墙外表面对车间的综合传热系 ②验算交界面上的温度 误差，满足设计要求，不需要重新估算。 误差，同样满足设计要求，不需要重新估算。 ③验算炉壳温度 满足一般热处理电阻炉表面升温 计算炉墙散热损失 II.炉顶的散热损失 和炉墙散热损失同理： III.炉底的散热损失 整个炉体散热损失 （3）开启炉门的辐射热损失 设装出料所需时间为每小时6 分钟，根据 因为， 的要求。 ，由于正常工作是，炉门开启高度 ，炉门开启率为炉膛高度一半，故炉门开启面积 。 由于炉门开启后，辐射口为矩形，且 炉墙厚度之比为 （4）开启炉门溢气热损失 溢气热损失由公式得 式中， 冷空气密度 近似认为 (5)其他热损失 其他热损失约为上述热损失之和的 (6)炉子热量总支出 其中，由公式得 ， 由附表得 与 之比为，炉门开启高度与 ，故，由教材图 1-14 第一条线查得孔口遮蔽系数 ， 为溢气温度， ，故 （7）炉子安装功率 由教材式 其中， 为功率储备系数，本炉设计中 取 1.3，则 与标准炉子相比较，取炉子功率为 六、炉子热效率计算 1.正常工作时的效率 由教材式（8.18） 。 2.在保温阶段，关闭炉门时的效率 七、炉子空载功率计算 或接线。供电电压为车间动力 八、功率的分配与接线 功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成 电网。 核算炉膛布置电热元件内壁表面负荷，对于周期式作业炉，内壁表面负荷应在 之间，常用为之间。 表面负荷在常用的范围 九、电热元件材料选择及计算 由最高使用温度 1.图表法 有教材表 96 查得 表面负荷为 。 2.理论计算法 （1）求时电热元件的电阻率 电热元件， 。每组元件长度 箱式电阻炉接线，直径时，其 ，元件总质量 ，选用线状合金作电热元件，接线方式采用。 之内，故符合设计要求。 ，总长度 当炉温为 阻率 为 时，电热元件温度取 ，电阻温度系数 ，由资料附表 12 查得 ，则 在时电 下的电热元件电阻率 （2）确定电热元件表面功率 根据本炉子电热元件工作条件取 (3)每组电热元件功率 由于采用接法，即两组电热元件并联后再接成 的三相双星形接法，每组电热元件功率 。 （4）每组电热元件端电压 由于采用接法，车间动力电网端电压为，故每组电热元件端电压即为每相电压 （5）电热元件直径 线状电热元件直径由公式得 取。 （6）每组电热元件长度和质量 每组电热元件长度得 每组电热元件质量得 其中由附表查得 （7）电热元件总长度和总质量 电热元件总长度得 电热元件总质量得 （8）校核电热元件表面负荷 ，结果满足设计要求。 （9）电热元件在炉膛内的布置 将 6 组电热元件每组分为4 折，布置在两侧炉墙及炉底上，则有 丝状电热元件 绕成螺旋状，当元件温度高于 。螺旋体圈数 N 和螺距 h 分别为 ，螺旋节径，取 布置电热元件的炉壁长度 按规定，在范围内满足设计要求。 方式接线，采用所用电热元件质量最小，成本最低。根据计算，选用 电热元件节距 h 在安装时适当调整，炉口部分增大功率。 电热元件引出棒材料选用，。 十、炉子构架、炉门启闭机构和仪表图（略） 。 十一、炉子总图，主要零部件图及外部接线图（略） ，砌体图（略） 十二、炉子技术指标（标牌） 额定功率： 最高使用温度： 相数：3 工作室有效尺寸： 外形尺寸： 质量： 额定电压： 生产率： 接线方法： 出厂日期：