井式电阻炉课程设计毕业论文

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1、1目 录一 设计任务 1二 炉型的选择 1三 炉膛尺寸的确定 1四 砌体平均表面积计算砌体平均表面积计算 2五 电阻炉功率的计算 2六 电阻炉热效率计算 6七 炉子空载功率计算炉子空载功率计算 6八八 空炉升温时间计算空炉升温时间计算 6九九 功率的分配与接线功率的分配与接线 9十十 电热元件材料选择及计算电热元件材料选择及计算 9十一、炉子技术指标十一、炉子技术指标12十二、绘制炉型图十二、绘制炉型图12参考文献参考文献1一、设计任务一、设计任务设计种类：轴类工件，杆件和长管件的回火加热（材料为中碳钢，低合金钢）生产能力：160 kg/h零件最大尺寸：50*1800mm作业制度：3 班制生产

2、二、二、 炉型的选择炉型的选择根据技术条件要求，工件材料为中碳钢或者低合金钢，热处理工艺为回火， 对于中碳钢或低合金钢回火最高温度大约为 600700，所以选择中温炉（上 限 950）即可。金属热处理多用箱式炉、井式炉或者连续电阻加热炉。同时 工件规定是长轴类，选择箱式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则选择周 期式作业。综上所述，选择周期式中温井式电阻炉。三、炉膛尺寸的确定炉膛尺寸的确定1、炉底面积的确定： 用炉底强度指标法计算，炉底有效面积： 查表 5.1 得 gs=100Kg/（m2h） ，又 Gs=160Kg/hFa=1.6（m2）gsGs 100160由于存在关系式=0.780.85

3、，取系数上限，得炉底实际面积：FaFF=1.88（m2）85. 0Fa 85. 06 . 12、炉底直径的确定：由公式 F=R2=D=1.55m4D2 F4 14. 388. 1*43、炉膛高度的确定： 由于加热工件的最大长度为 1800mm，工件距炉顶和炉底各约 150mm250mm， 则炉深 H=1800+250+250=2300mm 4、炉衬材料及厚度的确定： 炉体包括炉壁、炉底、炉底、炉门、炉壳架几部分。炉体通常用耐火层 和保温层构成，尺寸与炉膛砌筑尺寸有关。设计时应满足下列要求： （1）确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并应与耐火砖、隔热保温砖的 尺寸相吻合； （2）为了减少炉衬热损

4、失和缩短冷炉升温时间，在满足耐火、保温和机械 强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料； （3）保温材料的使用温度不能超过允许温度，否则将使保温性能降低；2（4）炉衬外表面温升以保持在 4060为宜，否则会增大热损失，使环境 温度升高，导致劳动条件恶化。 对于 950的井式炉，用一层轻质粘土砖作为耐火层，硅藻土砖及蛭石粉做 保护层，在炉膛底部应干铺一层粘土砖作为炉底。 对于深度较大的炉子，在耐火层和炉口砖之间应当留 1525mm 膨胀缝，炉 膛底部应留有清楚氧化皮的扒渣口，炉衬外有炉壳保护。 综上所述，炉墙采用 113mmQN-1.0 轻质粘土砖+80mm 密度为 250kg/m3普 通硅酸铝

5、纤维毡+113mmB 级硅藻土砖。 炉顶采用 113mmQN-1.0 轻质粘土转+80mm 密度为 250kg/m3普通硅酸铝纤 维毡+85mm 蛭石粉。 炉底采用 QN-1.0 轻质粘土转(67*2)mm+50mm 密度为 250kg/m3普通硅酸铝 纤维毡+182mmB 级硅藻土砖和硅藻土粉复合炉衬。 炉壳用 5mm 钢板制作。四、砌体平均表面积计算四、砌体平均表面积计算D外=D+2*(115+80+115)=1550+620=2170(mm)H外=H+C底+f+h拱角C底=67*2+50+182=366mmf=R(1-cos30)=D(1-cos30)=1550*(1-cos30)=20

6、8mmh拱角=(65+2)+(135+2)*2=341mm、H外=2300+366+208+341=3215(mm)(1) 炉顶平均面积F顶内=2.51m2622D255. 1*614. 3*2F顶外=5.03 m26D 42255. 1*614. 3*4F顶均=3.63 m2内外内外FFlnFF 51. 203. 5ln51. 2-03. 5（2） 炉墙平均面积F墙内=2*=2*3.14*0.775*2.3=11.19 m2内R内HF墙外=2*=2*3.14*1.085*3.215=21.91 m2外R外H3F墙均=15.95m2内外内外FFlnFF 19.1191.21ln1.191-1.

7、912（3） 炉底平均面积F底内=3.14*0.7752=1.89 m2内2RF底外=3.14*1.0852=3.70 m2外2RF底均=2.69m2内外内外FFlnFF 89. 170. 3ln.891-.703五、电阻炉功率计算五、电阻炉功率计算本炉采用理论设计法，理论设计法就是采用热平衡来确定炉子功率的方法。其 原理是炉子的总功率即热量的收入，应能满足炉子热量支出的总和。电阻炉的种类 和作业形式不同，热量支出的具体项目和数量也不相同。 根据热平衡计算炉子功率：（1） 加热工件所需的热量热Q查表可知，工件在 950及 20时比热容分别为=0.636，tC/()kJkgC=0.486，所以o

8、C/()kJkgC=Gs()=160*(0.636*950-0.486*20)=95117KJ/h热QoofttC-tC（2） 加热辅助构件（料筐、工具夹、支承架、炉底板、料盘等）所需的热量辅Q=G辅()=0 KJ/h辅QoofttC-tC（3） 加热控制气体所需的热量控Q=C()=0 KJ/h控Q控Goft-t（4） 通过炉衬的散热损失散Q通过炉衬的散热损失指炉膛内的热量通过炉体散发到大气中的损失。在 炉子加热阶段，通过炉衬的散热损失属于不稳定态传热。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=散Q niiiinFStt1114对于炉墙散热，如图所示

9、，首先假定界面上的温度及炉壳温度，=850，墙2t=450，=60。则耐火层 s1 的平均温度=900，硅墙3t墙4t28509501均st酸铝纤维层 s2 的平均温度=650，硅藻土砖 s3 的平均温度24508502均st=255，s1,s3 层炉衬的热导率由表得2604503均st=0.294+0.212*900= 0.485W/(m)1310=0.131+0.23*255= 0.190W/(m)3310普通硅酸铝纤维的热导率由表查得，在给定温度相差较小范围内近似认为其热导率与温度成线性关系，由=650，得均2st=0.128W/(m)2当室温为 20时，由表近似计算得=12.17W/(

10、m2)1）求热流=600.2W/m2墙q1ssst-t332211of17.121 190. 0115. 0128. 0080. 0485. 0115. 020-9502）验算交界面上的温度, 2t墙t3墙=-=950-600.2*=807.7墙2tft墙q11s 485. 0115. 0=*100%=4.9% 墙墙 墙222t-tt8508507 .807,满足设计要求，不需重算。5% =-=807.7-600.2*=432.6墙3t墙2t墙q22s 128. 0080. 0=*100%=3.8% 墙墙 墙333t-tt4504506 .432,满足设计要求，不需重算。5% 3）验算炉壳温度

11、t4墙=-=432.6-600.2*=69.370满足要求墙4t墙3t墙q33s 190. 0115. 054）计算炉墙散热损失=600.2*15.95=9573.2W墙散Q墙均墙Fq同理可以求得=808.1，=434.2，=63，=598.3W/m2顶2t顶3t顶4t顶q=807.1，=430.4，=67，=602.8W/m2底2t底3t底4t底q炉顶通过炉衬散热=598.3*3.63=2171.8W顶散Q顶均顶Fq炉底通过炉衬散热=602.8*2.69=1621.5W底散Q底均底Fq整个炉体散热损失QQQQ散墙散顶散底散=9573.2+2171.8+1621.5 =13366.5W =48

12、119.4kJ/h （5）开启炉门的辐射损失 设装出料所需时间为每小时 6 分钟，可得44 3.6 5.675100100ga tTTQF辐因为=950+273=1223K, =20+273=293K,故gTaT炉门开启面积 F=3.14*=1.89R*2775. 02m炉门开启率 60.160t由于炉门开启后，辐射口为圆形，且 H 与 R 之比为 0.2/0.775=0.26，炉 门开启高度与炉墙厚度之比为 0.2/0.31=0.65，查表知=0.7，故44 3.6 5.675100100ga tTTQF辐=3.6*5.675*1.89*0.7*0.1* 44100293 1001223=6

13、027kJ/h （6）开启炉门溢气损失溢气热损失 ()aaagatQqvc tt溢其中， m3/h 9 .2762 . 0*2 . 0*55. 1*1997*1997HHDqva6冷空气密度 kg/m3, 由表得kJ/(m3), , 1.29a1.342ac 20at 为溢气温度，近似认为=+=20+=640， gtgtatagtt322095032()aaagatQqvc tt溢=276.9*1.29*1.342*（640-20）*0.1 =29715.9kJ/h （7）其它热损失 其它热损失约为上述热损失之和的 10%-20%，故=10%*(+)它Q热Q控Q散Q辐Q溢Q=0.1*（9511

14、7+0+48119.4+6027+29715.9） =17897.9kJ/h （8）热量总支出=+总Q热Q控Q散Q辐Q溢Q它Q=95117+0+48119.4+6027+29715.9+17897.9 =196877.2kJ/h （9）炉子的安装总功率3600KQP 总 安其中 K 为功率储备系数，本炉设计中 K 取 1.4，则=76,.5kW安P36002 .196877*4 . 1与标准炉子相比较，取炉子功率为 75kW。六、六、 电阻炉热效率计算电阻炉热效率计算1. 正常工作时的效率=*100%=48.3%总热 QQ2 .196877951172. 在保温阶段，关闭炉门时的效率*100%

15、=59%9 .297156027-19687795117 溢辐总热 QQQQ七、七、 炉子空载功率计算炉子空载功率计算=18.3kW3600它散 空QQP36009 .178974 .48119八、八、 空炉升温时间计算空炉升温时间计算7由于所设计炉子的耐火层结构相似，而保温层蓄热较少，为简化计算， 将炉子侧墙、前后墙及炉顶按相同数据计算，炉底由于砌砖方法不同，进 行单独计算，因升温时炉底底板也随炉升温，也要计算在内。 1. 炉墙及炉顶蓄热=2*1.509*(34*0.067+0.135)*0.115=0.837m3侧 粘V=2*1.509*(34*0.067+0.135)*0.115=0.837m3前后 粘V=0.97*(1.509+0.276)*0.115=0.199 m3顶 粘V