箱式电阻炉课程设计报告

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：无定型产品，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。

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，最高使用温度，不通保护气氛。

三、确定炉体结构及尺寸

1.炉底面积的确定

因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，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p0为

100 kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积：

由于有效面积与炉底总面积存在关系式，取系数上限，得炉底实际面积：

2.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，因此，可求得：

根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取，如总图所示。

3.炉膛高度的确定

按照统计资料，炉膛高度与宽度之比通常在之间，根据炉子工作条件，取。

因此，确定炉膛尺寸如下：

长

宽

高

为避免工件与炉壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为：

4.炉衬材料及厚度的确定

由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即轻质粘土砖，密度为的普通硅酸铝纤维毡，级硅藻土砖。

炉顶采用轻质粘土砖，密度为的普通硅酸铝纤维毡，膨胀珍珠岩。

炉底采用三层轻质粘土砖，密度为的普通硅酸

铝纤维毡，级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。

炉门用轻质粘土砖，密度为的普通硅酸铝纤维毡，

级硅藻土砖。

炉底隔砖采用重质粘土砖，电热元件搁砖选用重质高铝砖。

炉底板材料选用耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或者四块，厚。

四、砌体平均表面积计算

砌体外廓尺寸如下：

试中——拱顶高度，此炉子采用60°标准拱顶，取拱弧半径，则f可由求得f=131.052。

1.炉顶平均面积

2.炉墙平均面积

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。

3.炉底平均面积

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

取式中系数K为保温系数，取值为11，炉温，炉膛面积

所以

由经验公式法计算得

2.根据热平衡计算炉子功率

（1）加热工件所需的热量

由资料附表得，工件在及时比热容分别为，

，根据式

（2）通过炉衬的散热损失的热量

I.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。

根据式

对于炉墙散热，如图所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，，，，则

耐火层的平均温度，硅酸铝纤维层的平均温度，硅藻土砖层的平均温度，层炉衬的导热率由教材附表3得

。

普通硅酸铝纤维的热导率由教材附表4查得，在与给定温度相差较小围近似认为其热导率与温度成直线关系，由，得

当炉壳温度为，室温为是，由教材附表2可得炉墙外表面对车间的综合传热系数

①求热流

②验算交界面上的温度

误差，满足设计要求，不需要重新估算。

误差，同样满足设计要求，不需要重新估算。

③验算炉壳温度

满足一般热处理电阻炉表面升温的要求。

计算炉墙散热损失

II.炉顶的散热损失

和炉墙散热损失同理：

III.炉底的散热损失

整个炉体散热损失

（3）开启炉门的辐射热损失

设装出料所需时间为每小时6分钟，根据

因为，，由于正常工作是，炉门开启高度为炉膛高度一半，故炉门开启面积，炉门开启率。

由于炉门开启后，辐射口为矩形，且与之比为，炉门开启高度与炉墙厚度之比为，由教材图1-14第一条线查得孔口遮蔽系数，故

（4）开启炉门溢气热损失

溢气热损失由公式得

式中，

冷空气密度，由附表得，为溢气温度，近似认为

(5)其他热损失

其他热损失约为上述热损失之和的，故

(6)炉子热量总支出

其中，由公式得

（7）炉子安装功率

由教材式

其中，为功率储备系数，本炉设计中取1.3，则

与标准炉子相比较，取炉子功率为。

六、炉子热效率计算

1.正常工作时的效率

由教材式（8.18）

2.在保温阶段，关闭炉门时的效率

七、炉子空载功率计算

八、功率的分配与接线

功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成或接线。供电电压为车间动力电网。

核算炉膛布置电热元件壁表面负荷，对于周期式作业炉，壁表面负荷应在之间，常用为之间。

表面负荷在常用的围之，故符合设计要求。

九、电热元件材料选择及计算

由最高使用温度，选用线状合金作电热元件，接线方式采用。

1.图表法

有教材表96查得电热元件，箱式电阻炉接线，直径时，其表面负荷为。每组元件长度，总长度，元件总质量。

2.理论计算法

（1）求时电热元件的电阻率

当炉温为时，电热元件温度取，由资料附表12查得在时电阻率，电阻温度系数，则下的电热元件电阻率为

（2）确定电热元件表面功率

根据本炉子电热元件工作条件取。

(3)每组电热元件功率

由于采用接法，即两组电热元件并联后再接成的三相双星形接法，每组电热元件功率

（4）每组电热元件端电压

由于采用接法，车间动力电网端电压为，故每组电热元件端电压即为每相电压

（5）电热元件直径

线状电热元件直径由公式得

取。

（6）每组电热元件长度和质量

每组电热元件长度得

每组电热元件质量得

其中由附表查得

（7）电热元件总长度和总质量

电热元件总长度得