熱處理電阻爐設計

1、熱解決電阻爐設計一、設計任務設計一箱式電阻爐，計算和擬定重要項目，并繪出草圖?；炯夹g條件：用途：碳鋼、低合金等日勺淬火、調質以及退火、正火；工作：中小型零件，小批量多品種，最長0.8m；最高工作溫度為950C；爐外壁溫度不不小于60C.生產(chǎn)率:105Kg/h。設計計算勺重要項目：擬定爐膛尺寸；選擇爐襯材料及厚度，擬定爐體外形尺寸；用熱平衡法計算爐子功率；選擇和計算電熱元件，擬定其布置措施；寫出技術規(guī)范。二、爐型選擇根據(jù)設計任務給出勺生產(chǎn)勺特點，選用中溫(6501000C)箱式熱解決電阻爐，爐膛 不通保護氛圍，為空氣介質。三、擬定爐膛尺寸理論擬定爐膛尺寸(1)擬定爐底總面積爐底總面積勺擬定措施

2、有兩種：實際排料法和加熱能力指標法。本設計用加熱能力指標 法來擬定爐底面積。已知爐子生產(chǎn)效率P=105Kg/h。按教材表5-1選擇合用于淬火、正火 勺一般箱式爐，其單位爐底面積生產(chǎn)率P0=100120Kg/(m2h)。因此，爐子勺爐底有效 面積(即可以擺放工件勺實際面積)F1可按下式計算：=1m 2口 P 105=1m 2F =i P 1050一般爐底有效面積和爐底總面積之比值在0.750.85之間選擇。爐子小取值小值；爐子 大取值大值。本設計取中值0.8,則爐底總面積F為:F = = = 1.25m20.8 0.8(2)擬定爐膛日勺長度和寬度L爐底長度和寬度之比節(jié)在3/22之間選擇。考慮到爐

3、子使用時裝、出料勺以便，本設B計取L = 2，則爐子爐底長度和寬度分別為:B,=1.581m0.50.5L 1.581B = = 0.791m22擬定爐膛高度爐膛高度和寬度之比H在0.50.9之間選擇，大爐子取小值，小爐子取大值。本設計B取中值0.7,則爐膛高度為：H = 0.7 B = 0.7 x 0.791 = 0.554m擬定實際爐膛尺寸為以便砌筑爐子，需要根據(jù)原則磚尺寸(230 x113x65mm),并考慮砌縫寬度(砌磚時 兩塊磚之間勺寬度2mm)，上下磚體應互相錯開以及在爐底方面布置電熱元件等規(guī)定，進一 步擬定爐膛尺寸。根據(jù)理論計算勺爐膛長度、寬度和高度，進一步擬定爐膛尺寸如下：L

4、= (230 + 2) x 7 = 1624mmB = (113 + 2) x 3 + (110 + 2) x 4 = 793mmH = (65 + 2) x 8 + 37 = 573mm注意：實際擬定勺爐膛尺寸和理論計算勺爐膛尺寸不要差別太大。擬定爐膛有效尺寸為避免熱解決工件與爐膛內壁、電熱元件和放置電熱元件勺擱磚發(fā)生碰撞，應使工件與 爐內壁保持一定勺距離。工件應放置勺爐膛勺有效尺寸內。爐膛有效尺寸擬定如下：L 效=1500mmB 效=700mmH 效=450mm四、爐襯材料的選擇及其厚度的擬定爐襯材料日勺選擇及其厚度日勺計算應滿足在穩(wěn)定導熱日勺條件下，爐殼溫度不不小于60C。 由于爐子外壁

5、和周邊空氣之間日勺傳熱有輻射和對流兩種方式，因此輻射換熱系數(shù)和對流換熱 系數(shù)之和統(tǒng)稱為綜合傳熱系數(shù)以。爐殼涉及爐墻、爐頂和爐底。這三部分外壁對周邊空氣 E日勺綜合傳熱系數(shù)不同（見教材附表2）,因此三部分爐襯材料勺選擇及其厚度也不同，必須 分別進行計算。1.爐墻爐襯材料日勺選擇及其厚度日勺計算爐子日勺兩邊側墻和前后墻可采用相似日勺爐襯構造，同步為簡化計算，將爐門看作前墻勺 一部分。設爐墻日勺爐襯構造如圖所示，耐火層是113mm厚日勺輕質粘土磚（QN0.8），保溫層 是60mm厚、密度為350Kg/m3日勺一般硅酸鹽耐火纖維氈和230mm厚日勺A級硅藻土磚（耐 火材料和保溫材料日勺選擇參照教材附表

6、3和附表4）。這種爐襯構造在穩(wěn)定導熱條件下，與 否滿足墻外壁溫度不不小于60C，應一方面求出熱流密度，然后計算進行驗證。在爐墻內壁溫度950C、爐殼周邊空氣溫度20C勺穩(wěn)定導熱條件下，通過爐墻向周邊 空氣散熱勺熱流密度為：950 - 20q = ssS1X1 + f +X3 + 虧1） S1，S2, S3 擬定S1，S2, S3分別是輕質粘土磚、硅酸鹽耐火纖維氈和A級硅藻土磚勺厚度（m）。 若 考慮它們之間2mm日勺砌縫寬度，則S1，S2, S3得厚度為：S 1= 113 + 2 = 115mm ；S2 = 60mm ；S3 = 230 + 2 = 232mm。2）人,人,入,a日勺擬定123

7、 E七，氣，%分別是輕質粘土磚、硅酸鹽耐火纖維氈和 A級硅藻土磚勺平均熱導率 （W/m - C）；以是爐殼對周邊空氣勺綜合傳熱系數(shù)（W/m - C）。規(guī)定出入，人，入和a，一方面必須假定各層界面溫度和爐殼溫度。設輕質粘土磚 123 E和硅酸鹽耐火纖維氈之間勺界面溫度t2 = 850C，硅酸鹽耐火纖維氈和硅藻土磚之間勺界 面溫度匕=620。，爐墻外殼溫度t4 = 55C v60C。如圖所示：求輕質粘土磚勺平均熱導率查教材附表3,可得輕質粘土磚（QN0.8）勺平均導熱率為：X、= 0.294 + 0.212x10-31 （t 為平均溫度）人=0.294 + 0.212 x 10-3（） = 0.2

8、94 + 0.212 x 10-3（950 + 850）122=0.485W/m - C求硅酸鹽耐火纖維氈勺平均熱導率硅酸鹽耐火纖維氈勺平均溫度t =匕= =850 + 620 = 735OC。根據(jù)教材附表4查 p 22得，密度為350Kg/m3一般硅酸鹽耐火纖維氈700C、1000C勺熱導率分別為0.121W/mC 和0.122W/mC。在700C1000C溫度范疇內，可近似覺得其平均導熱率與溫度成線l 0.122 0.121 人0.121性關系。則有：1000-700 = 735700 0氣=.12皿/m-。 求硅藻土磚勺平均導熱率查教材附表3,可得A級硅藻土磚勺平均熱導率為X3 = 0.

9、105 + 0.23 x 10-31人=0.105 + 0.23 x10-3 x () = 0.105 + 0.23 x 10-3 x (62 + 55) = 0.183W / m C322 求爐墻外殼對周邊空氣勺綜合傳熱系數(shù)當爐墻外殼溫度為55C，周邊空氣為20C時，由教材附表2可查得，外殼為鋼板或涂灰漆表面時，對周邊空氣日勺綜合傳熱系數(shù)為:a = 11.81W/m2 -C E3）求熱流密度將以上數(shù)據(jù)代入求熱爐密度勺體現(xiàn)式中，可求得熱流密度為:950 - 200.1150060.2321+0.485 0.121 0.183 11.819302.086=445.8W / m 24）驗算各界面和

10、爐墻外殼溫度與否滿足設計規(guī)定 輕質粘土磚和硅酸鹽耐火材料纖維氈之間勺界面溫度t2為:t = t -qj = 950-445.8x0115 = 844.3C2 1 X0.4851,t -1844.3 - 850 ere UE相對誤差為-22 = =0.67% v 5% ,t2850滿足設計規(guī)定，不必重算。 硅酸鹽耐火纖維氈和硅藻土磚之間勺界面溫度為:t = t -qS = 844.3-445.8x0060 = 623.2C ；32 r x0.121；2t -1623.2 - 620 相對誤差為t一3 = 0.52% v 5%，滿足設計規(guī)定,t3620不必重算。 爐墻外殼溫度為:t = t - qj = 623.2 - 445.8 x 2蘭=58C v 60C ；43 f0.183；3因爐墻外殼溫度不不小于60C，故爐墻爐襯材料及其厚度勺選擇滿足設計規(guī)定。若實際計算后，外殼溫度不小于60 C，必須重新