真空熱處理爐設(shè)計

〔一〕熱處理爐設(shè)計說明參數(shù)：工程工程指標(biāo)/mm610×381×254/kg180最大溫度/℃1350VFCVFC可承受鉬、鎢、不銹鋼板制成的全金屬隔熱屏。〔二〕確定爐體的根本構(gòu)造和尺寸爐膛尺寸確實定依據(jù)技術(shù)參數(shù)，真空加熱爐的有效加熱區(qū)尺寸為610mm×381mm×254mm，隔到爐子的加熱效果、爐溫均勻性、檢修和裝出料操作的便利。一般隔熱屏的內(nèi)外表與加熱器之間的距離約為50—100mm，加熱器與工件(或200—500mm。隔150—300mm，或更長一些。計算得出爐膛的尺寸：L＝610＋2×(150～300)＝910～1210mmB＝381＋2×(50～150)＋2×(50～100)＝581～881mmH＝254＋2×(50～100)＋(200～500)＋(50～150)＝604～1104mm于是，可以取L=1100mm；B=800mm；H=700mm。工程尺寸/mm長度1100寬度800高度700爐襯隔熱材料的選擇1350℃，可以承受六層全金屬隔熱屏，其中內(nèi)三層為鉬層，外三層為不銹鋼層。250℃150℃左右。則按上述設(shè)計，各層的設(shè)計溫度為：層數(shù)層數(shù)第五層第六層水冷夾層內(nèi)壁〔鉬〕〔鉬〕〔鉬〕〔鉬〕〔鋼板〕〔鋼板〕〔鋼板〕該層設(shè)計溫度/℃13501100850600450300150150℃的條件，符合要求。該設(shè)計合理。各層隔熱屏，爐殼內(nèi)壁，爐殼外壁的面積計算隔熱屏：5～10mm10mm。查閱相關(guān)資料，這里選取鉬層厚度0.5mm。第一層面積：F1=2×(L1×B1＋L1×H1＋B1×H1)=2(1100×800＋1100×700＋800×700)=4.4200m2其次層面積：F2=2×(L2×B2＋L2×H2＋B2×H2)=2(1110×810＋1110×710＋810×710)=4.5246m2第三層面積：F3=2×(L3×B3＋L3×H3＋B3×H3)=2(1120×820＋1120×720＋820×720)=4.6304m2第四層面積：F4=2×(L4×B4＋L4×H4＋B4×H4)=2(1130×830＋1130×730＋830×730)=4.7374m2第五層面積：F5=2×(L5×B5＋L5×H5＋B5×H5)=2(1140×840＋1140×740＋840×740)=4.8456m2第六層面積：F6=2×(L6×B6＋L6×H6＋B6×H6)=2(1150×850＋1150×750＋850×750)=4.9550m2爐殼內(nèi)壁：45爐殼內(nèi)壁面積：F=2×(L×B＋L×H＋B×H)=2(1160×860＋1160×760＋860×760)=5.0656m2殼體只承受外壓，可按穩(wěn)定條件計算，有下式：式中:——殼體圓筒計算壁厚〔mm〕；860mm；2~3MPa，此處取2.5MPa；L——殼體圓筒計算長度〔mm〕，1160mm；〔MPa〕，1.9/9.8×103MPa。計算結(jié)果：=13.6mm該公式要滿足一下兩項條件方可成立，驗證：；此處=1.349；此處條件均滿足，則此公式成立，=13.6mmb．壁厚的附加量：C=C1+C2+C3=0.8+1+1.4=3.2式中：〔mm〕；0.8mm；C2——腐蝕裕度〔mm〕，1mm；C3——封頭沖壓時的拉伸減薄量〔mm〕，一般取計算厚度的10%，此處取1.4mm。c．殼體圓筒實際壁厚：S=S0+C=13.6+3.2=16.817mm爐殼外壁：F=2×(L×B＋L×H＋B×H)=2(1194×894＋1194×794＋894×794)=5.4510m2各層隔熱屏，爐殼內(nèi)壁，爐殼外壁的面積計算結(jié)果見下表：工程工程第一層其次層第三層第四層第五層第六層水冷夾層內(nèi)壁水冷夾層外壁〔m2〕4.42004.52464.63044.73744.84564.95505.06565.45101．有效熱消耗的計算C1＝0.636KJ/(kg?℃)C0＝0.486KJ/(kg?℃)，M=140kg,M=10kg計算結(jié)果：Q=Q+Q=〔M+M〕×〔C1t1+C0t0〕=〔140+10〕×〔0.636×1300－0.486×20〕=127332KJ/h無功熱損失的計算通過查表得到隨溫度變化電熱元件、隔熱屏的黑度為：＝0.151；＝0.133；＝0.110；＝0.096；＝＝＝0.5；＝0.56。則計算輻射系數(shù)：其中F熱為電熱體的外表積，計算過程見后，電熱體計算。結(jié)果為F熱=1.357m2同樣計算得：工程輻射系數(shù)工程輻射系數(shù)則Q1＝＝26017.1KJ/h式中：T150℃T＝1773K;TT＝423K。由此可得各輻射屏的溫度的驗算：第一層：＝－QT1=1599.6K，T1=1326.6℃；其次層：原理同第一層計算，可計算得第三層：T3=1275.8K，T3=1002.8℃；第四層：T4=1069.2K，T4=796.2℃；第五層：T5=994.2K，T5=721.2℃；第六層：T6=755.1K，T6=482.1℃；水冷夾層內(nèi)壁：T=423K，T=150℃；各輻射屏的溫度的驗算結(jié)果如下表：工程第一層其次層第三層第四層第五層第六層水冷夾層內(nèi)壁溫度/℃1326.61200.71002.8796.2721.2482.1150b．Q2：Q＝＝3×1.0×10××2×4.2×10×〔30－20〕＝12660.5KJ/h式中：n——水冷電極，n＝3;——水的密度，＝1.0×10KJ/m;0.006~0.008m，d＝0.008m；——水的流速，對于中等硬度水?。?m/s；tt＝30℃；tt＝20℃；一般標(biāo)準(zhǔn)要求一個水冷點擊消耗功率在0.5~1KW之間，計算水冷電極消耗功1.17KW，符合一般規(guī)定。c．Q3：該項熱損失,包括隔熱層支撐件與爐壁聯(lián)接熱傳導(dǎo)損失，爐床或工件支承架短Q15％10％左右。Q3＝〔5%~10%〕Q1＝〔5%~10%〕×26017.1＝1300~2602KJ/hQ13％5％左右。Q3＝〔3%~5%〕Q1＝〔3%~5%〕×26017.1＝781~1300KJ/h此處取Q3=800KJ/h綜上所述，則可得出Q損：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=26017.1+12660.5+1500+800=40977.6KJ/h熱損失具體工程及數(shù)值如下表：工程1234總損失/Q26017.112660.5150080040977.6爐子構(gòu)造的蓄熱量爐子構(gòu)造蓄熱消耗是指爐子從室溫加熱至工作溫度，并到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)即熱平的意義。爐子構(gòu)造蓄熱是隔熱層、爐床、爐殼內(nèi)壁等熱消耗之總和。a．隔熱層的蓄熱量第