箱式电阻炉课程设计

1、百度文库让每个人平等地捉升口我一. 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：无泄型产品，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、炉型的选择根据生产特点，拟选用中温箱式热处理电阻炉，最髙使用温度650C,不通保护气氛。三、确定炉体结构及尺寸1 炉底而积的确定因无立型产品，故不能用实际排料法确泄炉底而积，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p。为 100 kg/(m2 . h),故可求得炉底有效而积：P160100 1.6m2

2、由于有效而积与炉底总面积存在关系式F1/F= 0.60-0.85,取系数上限，得炉底实际而枳:F =丄？- = 1.88m20.850.852 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L/B = 2,因此，可求得：L = Jf/05 = /1.88/0.5 = 1.94mB = L/2 = 1.94/2 = 0.97 m根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L = l970m, B = 0.978 m,如总图所示。3 炉膛髙度的确定按照统计资料，炉膛高度H与宽度BZ比H/B通常在0.5-0.9之间，根据炉子工作条件，取H/B = 0.654mo因此，确左炉膛尺寸如下：长 L =

3、 (230 + 2) X 8 +(230 X 扌+ 2)= 1970 m宽 B = (120 + 2) X 4 + (65 + 2) X 2 + (40 + 2) X 3 + (113 + 2) X 2 = 978mm 髙 H = (65 + 2) X 9 + 37 = 640 mm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肚的空间, 确定工作室有效尺寸为：L .：= 1700 mmB /f = 700 mmH 黄=500 mm4.炉衬材料及厚度的确泄由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，KP113mmQN-0.8轻质粘 上砖，+80 mm密度为250

4、kg/m3的普通硅酸铝纤维毡，+ 113mm B级硅藻上砖。炉顶采用113 mmQN - 1.0轻质粘上砖，+80 mm密度为250 kg/n?的普通硅酸铝纤维毡, + 115 mm膨胀珍珠岩。炉底采用三层QN - 1.0轻质粘上砖(67 X 3)mm, +50 mm密度为250 kg/m?的普通硅酸铝纤维毡，+182 mm B级硅藻上砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。炉门用65 mmQN - 1.0轻质粘上砖，+80 mm密度为250 kg/m3的普通硅酸铝纤维毡， +65 mm A级硅藻土砖。炉底隔砖采用重质粘土砖（NZ-35）,电热元件搁砖选用重质高铝砖。炉底板材料选用Cr-Mn-N耐热钢，根据炉

5、底实际尺寸给出，分三块或者四块，厚20mm o四、砌体平均表面积计算砌体外廓尺寸如下：L外=L + 2 X （115 + 80 + 115） = 2590 mmB外=B + 2 X (115 + 80+ 115) = 1590 mm日外=H + f+ (115 + 80 + 115) + 67 X4+ 50 + 182 = 1441mm试中f一一拱顶高度，此炉子采用60标准拱顶，取拱弧半径R = B.则f可由f=R（l- cos30）求得 f二。1 炉顶平均而积厂2itRtF顶内= TXL =2-14xa978 X1.97 = 2.017 m27F 页外=8外 X L外=1.590 X 2.5

6、90 = 4.1181m2F顶均=（壬顶内 X F顶外=2.017 X 4.1181 = 2.882 m 2.炉墙平均而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。F 墻内=2LH + 2BH = 2H（L + B）=2 X 0.640 X (1.97+ 0.978)=3.77 m2=/3.77 X 12.05=6.74 m2=/193 X 4.12 = 2.8 m2=2 X 1.441 X (2.59 + 1.590)=12.05m2F墻均=3 炉底平均而枳=B X L = 0.978 X 1.97 = 1.93 m2F底外=B外 X L外=1.590 X 2.590 = 4

7、.12m*-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(8.5 )P旷KF%爲)取式中系数K为保温系数，取值为11,炉温t = 65(rc,炉膛面积F 遁=2 X (1.97 X 0.640) + 2 X (0.978 X 0.640) + 1.97 X 0.978=27 kW由经验公式法汁算得P安泌30kW2.根据热平衡计算炉子功率(1) 加热工件所需的热量0件由资料附表得，工件在650C及2(rc时比热容分别为c件2 = 1.051 kj/(kg-C), c件=0.486 kj/(kg C),根据式(5 1)=160 X (1.051 X 650 一 0.486 X 20)=

8、107748.8 kj/h(2) 通过炉衬的散热损失的热MQ(?zI. 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。对于炉墙散热，如图1一1所示，首先假左界而上的温度及炉壳温度,t2V. = 540C, 320C. t4j;, = 60C,则耐火层S的平均温度J均=驾丝=595弋，硅酸铝纤维层S2的平均温度.2均=430 C, 硅藻上砖层S3的平均温度匚3均=190 C, S, S3层炉衬的导热率由教材附表3得入 1 = 0.290 + 0.256 X 103tsi 旳=0.442W/ (mC)入3 = 0.131 + 0.23 X 10-

9、3.3 均=0.160W/ (m-C) o普通硅酸铝纤维的热导率由教材附表4査得，在与给左温度相差较小范羽内近似认为苴热导率与温度成直线关系，由ts2;：, = 430C,得入2 = 0.099W/ (m-C)当炉壳温度为60弋，室温为20。(：是，由教材附表2可得炉墙外表而对车间的综合传热系 数 aS = 12.17W/(m2-C)求热流650-20=0.1150.0800.115 I-12ZL7 =417.5 W/m2验算交界而上的温度I?墙和t3墙S,上2瑙=5-q墙厂= 5415CA=1工2瑕541.5-540 = or%540误差A 5%,满足设计要求，不需要重新估算。q存=328.

10、58弋=2.61%误差A 5%,同样满足设讣要求，不需要重新估算。验算炉壳温度墙14 墙=亡3 墻一 q墙才=54.25C 1 m川P.,(pt10 X 1.46每组电热元件质呈得n o3.14 o-G泪=L组Pm = X 4. 5 X 46.1 X 7.1 X 10 = 5.24 kg其中Pm由附表查得Pm = 7.1 g/cm3（7）电热元件总长度和总质量 电热元件总长度得L ., = 6L：.| = 6 X 46.1 = 276.6 m电热元件总质量得G, = 6G ：.| = 6 X 5.24 = 31.44 kg10 X 1033.14 X 0.45 X 4610（8）校核电热元件表

11、面负荷=1.535 W/cm2W实VW汩结果满足设计要求。（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446.1=11.525 m4布宜电热元件的炉壁长度L = L-50 = 1970 - 50 = 1920 mm丝状电热元件绕成螺旋状，当元件温度髙于1000C,螺旋节径D = （46）d,取D = 6d = 27mm.螺旋体圈数N和螺距h分别为X 103 = 136 圈L 折 11.525N =nD 3.14 X 27L1920h = N=14.1 mm136h 14.1 d = TT = 3-13按规定，h/d在24范围内满足设计要求。根据计算，选用YY方式接线，采用d = 4.5 mm所用电热元件质量最小，成本最低。 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lCrl8Ni9Ti