《低温井式炉电阻炉设计说明书-朱琼森》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低温井式炉电阻炉设计说明书-朱琼森（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热处理炉课程设计说明书炉 型：低温井式电阻炉学 院 ： 材 料 与 冶 金 学 院 专业班级 ： 金属材料工程 2010 级 02 班 学 号 ： 201002127066 学生姓名 ： 朱琼森 指导教师 ： 周 日 期 ： 2013 年 6 月 10 日 目 录前言井式电阻炉设计任务书 1设计计算过程-2（一）炉型选择-2（二）确定炉体结构和尺寸21炉底面积的确定2. 炉底半径的确定3. 炉膛高度的确定4炉衬材料及厚度的确定（三）计算砌体表面积 21炉顶平均面积2. 炉墙平均面积3. 炉底平均面积（四）计算炉子功率 31根据经验公式法计算炉子功率2. 根据热平衡计算炉子功率1) 加热工件所需
2、的热量 Q 件2) 通过炉衬的散热损失3) 开启炉门的辐射热损失4) 开启炉门溢气热损失5) 其他热损失6) 热量总损失7) 炉子安装功率（五）炉子热效率计算 61. 正常工作时的功率2. 在保温阶段，关闭炉门时的功率（六）炉子空载功率计算 6（七）空炉升温时间计算 61. 炉墙及炉顶蓄热2. 炉底蓄热3. 炉底板蓄热（八）功率的分配与接线 9（九）电热元件材料选择及计算 91. 图表法2. 理论计算法1) 求 1200 时电热元件的电阻率 t 2) 确定电热元件表面功率3) 每组电热元件功率4) 每组电热元件端电压5) 电热元件直径6) 每组电热元件长度和重量7) 电热元件的总长度和总重量8
3、) 校核电热元件表面负荷9) 电热元件在炉膛内的布置（十） 炉架和炉壳的设计 12（十一）炉子总图，主要零部件图及外部接线图，砌体图 13（十二）炉子技术指标（标牌） 13设计小结 13参考文献13前 言随着基础工业的不断现代化，即传统的制造技术与计算机技术、信息技术、自动化技术、新材料技术、现代管理技术的紧密结合，市场竞争更趋白热化，商家们的眼光不仅仅盯住如何提高产品质量上，而且还在如何提高效率、效益、保护环境、适应用户需要方面提出了更高的要求。对热处理行业来说，“优质、高效、低耗、清洁、灵活”是现代热处理技术的标志，这十个字已经成为热处理工作者不断追求的总目标。要实现热处理技术的现代化，需
4、要靠热处理设备的现代化来保证。现代热处理设备包括：大型连续热处理生产线、密封箱式多用炉生产线、真空热处理设备、无人化感应加热设备等。本次设计课程主要任务是设计一低温井式电阻炉，主要用于长轴类工件的回火，退火，目的是通过本次设计能使所学知识得到进一步地巩固和深化，了解热处理炉的基本设计过程及原理，为在今后工作中更好地发挥专业知识和能力做保障。低温井式电阻炉设计任务书 编号：材料冶金学院 专业年级班级：金属材料工程 10 级 2 班学号： 201002127066 姓名： 朱琼森 一、基本条件1.炉型：低温井式电阻炉2.用途：轴类工件热处理3.最高工作温度：7004.炉膛有效尺寸：4005005.
5、最大一次装炉量：150kg6.炉壁外壳温度607.空炉升温时间：1.5 小时8.生产特点：周期式成批装料9.电源：单相，220V二、设计要求1. 设计内容1) 砌体部分 2）炉盖及升降机构、电热元件及外部接线、炉壳构架部分2. 标定主要技术数据（1）额定功率 （2）额定电压 （3）额定温度（4）电源相数 （5）电热元件接法 （6）炉膛有效尺寸（7）炉膛尺寸 （8）空炉升温时间 （9）外形尺寸3.提交资料 （1）纸质和电子版本的设计计算说明书 ，规格：A4（2）纸质和电子版本的炉子总图(AotuCAD 绘制)，幅面：A1指导教师：沈东东2013 年 6 月 10 日设计计算过程：（一） 炉型选择
6、根据设计任务书给出的生产特点及炉型要求，本设计采用高温箱式炉。（二）确定炉体结构和尺寸 1. 热处理炉生产率的确定已知炉子的有效尺寸为 400500，根据表 5-1，同时考虑到任务书上的要求，炉子用于轴类工件热处理，确定单位面积生产率 p0=80120kg/(m2h)最大纵剖面积 F=0.40.5=0.2m2则生产率 p= p0F=1624 kg/ h取 p=30kg/ h2. 炉衬材料及厚度的确定根据设计任务书给出的炉型要求，炉膛有效尺寸：400500；大致确定炉衬材料及厚度如下：炉墙结构： 115QN-0.8 轻质粘土砖+ 膨胀珍珠岩45mm 0.16g/cm3；炉底结构：采用 500mm
7、 QN-0.8 轻质粘土砖。炉盖结构： 300mm QN-0.4 轻质粘土;电热元件搁砖： 采用 LZ-65 高铝砖;炉内套筒 ：采用 LZ-65 高铝砖材料制作成的套筒（三）计算砌体表面积计算结论：生产率p=20 kg/ h砌体外廓尺寸按如下计算得： H 实 = H 效 +（200300）mm H 效 =500mm即 H 实 =700800mm取 H 实 =700mmR 实 = R 效 +（200300 ） mm=（400500）mm取 R 实 =400mmR 外 = R 实 +115+75=590mm灶膛外表面高度H 外 = H 实 + S 底 =700+500=1200mm3. 炉顶平均
8、面积F 顶内 = =0.500.42F 顶外 = =1.090.592顶 外顶 内F 顶均 = = =0.74*顶 内顶 外 0.5194. 炉墙平均面积F 墙内 =0.80.7=1.76F 墙外 =1.180.7=2.59F 墙均 = =2.1752墙 内 墙 外5. 炉底平均面积F 顶均 =0.75F 墙均 =2.12F 底均 =0.75F 底内 = =0.520.4F 底外 = =1.0959F 底均 = = =0.75底 内底 外 1.0*5（四）计算炉子功率 1. 根据经验公式法计算炉子功率由课本公式 5-14 P 安 =C -0.5F0.9(t/1000)1.55式中系数 C=30
9、kWh 0.5/(m1.8 1.55)，空窟升温时间=1.5h，炉温 t=700，炉膛内壁面积：F 壁 =20.40.7+2 =2.76m220.4所以，P 安 =C -0.5F0.9(t/1000)1.55 =301.5-0.52.760.9(700/1000)1.55=35.1kW2. 根据热平衡计算炉子功率1) 加热工件所需的热量 Q 件由于不知道加热钢件种类，由附表 6 得，工件在加热时应取比热容较大的钢种类作为计算依据，以充分保证没一类工件加热时受热充分。故 C 件 2=1.051kJ/(kg )(低合金钢),C 件 1=0.486kJ/(kg)。那么，Q 件 =p（C 件 2t2C
10、 件 1t0）=20(1.0517000.48620)=14519.6kJ/h2) 通过炉衬的散热损失P 安 =35.1kWQ 件 =14519.6kJ/h计算炉墙的散热损失根据公式有：Q 散 =q*F对于炉墙散热，如图所示：假定界面上温度分别为 t2=530, t 3=60,耐火层 S1 的平均温度 t1 均 = =615,705保温层 S2 的平均温度 t2 均 = =295；6那么，S 1， S2 层炉衬的热导率，由附表 3 得， 1=0.294+0.21210-3615=0.424W/（m2） 2=0.04+0.2210-3295=0.105W/（m2）且当炉壳温度为 60，室温为 2
11、0时，由附表 2，可查得 =12.17 W/（m2）； 求热流量q 墙 = =/12)s/(1/ta-g700.5/.42.5/./.7=636.9W/m2B、验算界面上的温度t1 墙 =t1-q 墙 s1/ 1=700-636.90.115/0.424=527.3= 100%=0.5%5%,530-27.满足设计要求，不需要重新计算.C、验算炉壳温度t2 墙 =t2- q 墙 s2/ 2=527.3-636.90.075/0.1016=57.1= 100%=4.8%5%,6057.1q 墙 =636.9W/m2t1 墙 =527.3t2 墙 =57.1Q 散墙 =1385.26WQ 散底 =
12、355.5WQ 散盖 =260.9WQ 散 =7205.98kJ/h满足设计要求，不需要重新计算D、炉墙的散热损失Q 散墙 = q*F=636.92.175=1385.26W计算炉底的散热损失假定界面上温度分别为 t2=60,耐火层 S1 的平均温度 t1 均 = =405 ,706那么，S 1 层炉底的热导率，由附表 3 得， 1=0.294+0.21210-3405=0.375W/（m2）且当炉壳温度为 60，室温为 20时，由附表 2，可查得 =12.17 W/（m2）； 求热流量Q 低 = = =480.4W/m2tg-as1/702.5/31/.B、验算界面上的温度t1 底 =t1-
13、q 底 s1/ 1=700-480.40.5/0.375=59.5= 100%=0.8%5%,60-59.满足设计要求，不需要重新计算.D、炉底的散热损失Q 散墙 = q*F=480.40.74=355.5W 计算炉盖的散热损失假定界面上温度分别为 t2=50,耐火层 S1 的平均温度 t1 均 = =400 ,705那么，S 1 层炉底的热导率，由附表 3 得，Q 辐 =6356.3 kJ/hQ 它 =5616.4kJ/hQ 总=33698.28kJ/h 1=0.08+0.2210-3400=0.1625W/（m2）且当炉壳温度为 50，室温为 20时，由附表 2，可查得 =11.44 W/
14、（m2）； 求热流量Q 低 = = =352.6W/m2tg-as1/702.3/165/.4B、验算界面上的温度t1 底 =t1-q 底 s1/ 1=700-352.60.3/0.1625=49.0= 100%=2%5%,50-49.满足设计要求，不需要重新计算.D、炉盖的散热损失Q 散墙 = q*F=352.60.74=260.9W所以，整个炉体散热损失为：Q 散 =Q 墙 +Q 底 +Q 盖=1385.26+355.5+260.9=2001.66W=7205.98kJ/h3) 开启炉门的辐射热损失设装出料所需要的时间为每小时 6 分钟，根据课本公式（5-6 ），Q 辐 =3.65.675 F t (Tg/100)4(Ta/100) 4因为 tg=700+273=923 K ta=20+273=293 K炉门开启面积 F=d 2= =0.500.42炉门开启率 =6 60=
