热处理炉(箱式电阻炉)设计
中温实验箱式电阻炉设计说明书2
热处理炉课程设计炉型中温实验箱式电阻炉学院专业学号学生姓名指导教师日期目录一设计任务书二炉型的选择三确定炉体结构尺寸3.1 炉膛尺寸3.2 炉体材料及结构3.3 炉衬尺寸四砌体平均表面积计算4.1 炉顶平均面积4.2 炉墙平均面积4.3 炉底平均面积五验证炉体结构设计的合理性5.1 求热流5.2 验算界面温度5.3 验算炉壳温度六炉子热效率计算七空炉升温时间的计算8.1 体积计算8.2 蓄热量的计算八电热元件的选择及计算九参考文献十设计小结一、热处理炉设计任务书编号：05专业年级班级：学号：姓名：(一)、基本条件1.炉型：中温实验箱式电阻炉2.最高工作温度：850℃3.炉壁外壳温度≤65℃4.炉膛尺寸（L×B×H）mm：400×250×200；5.空炉升温时间：≤60分钟7.额定功率4KW8.电源：三相，380V9.加热组件接法：星形(二)、设计要求1.砌体部分2.电热组件及接线部分、炉盖、炉壳构架3.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）电热组件接法（6）炉膛有效尺寸（7）炉膛尺寸（8）空炉升温时间（9）外形尺寸4.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(AutoCAD绘制)，幅面：A1mm 240==胆外耐内H H mm344252220H H mm 394252220B B mm 49252220L L =⨯+⨯+==⨯+⨯+==+⨯+=耐内耐外耐外 保温层尺寸：尺寸比较复杂，中间有支撑材料，这里只给出其厚度。
上、下、左、右、后面，包括炉门，厚度mm 115=温H四、验证炉体结构设计的合理性由于炉子结构比较对称，故作统一数据处理。
将炉门做为前墙处理，结构与其他部分的炉墙结构一样如下图：1s =52mm,2s =115mm 根据书[1] P 24公式（1-63） ∑++⋯++-=212211a s s s t t q nnn λλλ对于炉墙散热，先假设界面上的温度及炉壳温度，℃600′2=tmm 290B =耐内 mm 240=耐内Hmm344H mm 394B mm 492L ===耐内耐外耐外mm 115=温H'2t 满足要求。
热处理箱式电阻炉设计
热处理箱式电阻炉设计热处理是一种常见的金属加工方法，它通过控制材料的加热和冷却过程来改变材料的性能和组织结构。
箱式电阻炉是热处理领域中常用的设备之一，它具有结构简单、操作方便、加热均匀等优点。
本文将从箱式电阻炉的结构设计、加热方式、温度控制、安全性等方面进行探讨。
首先，箱式电阻炉的结构设计是其设计的重要方面之一、箱式电阻炉一般由炉体、加热元件、电控系统和保温材料组成。
炉体通常采用优质钢板焊接而成，具有良好的密封性能和耐高温性能。
加热元件一般采用镍铬合金电阻丝或电阻片，通过电流通过加热元件发热，实现对材料的加热。
电控系统一般由温度控制器和电源组成，用于控制加热元件的加热功率和温度的控制。
保温材料一般采用耐高温陶瓷纤维或石棉棉等材料，用于保持炉体内部的高温。
其次，加热方式是箱式电阻炉设计中需要考虑的重要问题之一、常见的加热方式包括顶部加热和底部加热。
顶部加热是指在箱式电阻炉的炉膛顶部布置加热元件，通过上方向下辐射热传导到炉膛内的材料上。
底部加热是指在箱式电阻炉的底部布置加热元件，通过下方向上辐射热传导到炉膛内的材料上。
两种加热方式各有优缺点，根据具体的工艺要求选择合适的加热方式。
在温度控制方面，箱式电阻炉设计需要考虑如何实现对温度的精准控制。
一般情况下，箱式电阻炉采用PID控制方式，即比例-积分-微分控制方式。
PID控制器可以根据温度的反馈信号自动调整加热功率和温度的设定值，从而实现对温度的精准控制。
此外，在箱式电阻炉设计中还需要考虑如何解决温度梯度的问题，以保证加热均匀性。
通常采用设置多个加热区域或者采用电磁感应加热的方式来解决温度梯度的问题。
最后，在设计箱式电阻炉时，安全性也是需要考虑的重要因素。
箱式电阻炉在加热过程中会产生高温，因此需要采取一系列的安全措施来防止事故的发生。
比如，在炉体外部设置保护层，以避免烤伤。
在电控系统中设置过温报警器和断电保护装置，以及温度超限自动切断电源，以确保炉体温度在安全范围内。
箱式电阻炉1200℃设计
箱式电阻炉1200℃设计简介箱式电阻炉是一种常用的实验设备，主要用于高温实验和热处理。
本文将介绍设计一个箱式电阻炉，能够达到1200℃的温度。
设计要求为了满足1200℃的工作温度，我们需要考虑以下设计要求：1.炉体材料应具备较高的耐高温性能；2.保温层要能有效减少热量的散失；3.控温系统要精确而稳定；4.安全性能要高，包括过热保护和漏电保护。
设计方案1. 炉体材料选择炉体材料需要具备较高的耐高温性能，一般可以选择使用耐火砖或高温陶瓷材料。
耐火砖具有良好的耐高温和隔热性能，但相对较重；高温陶瓷材料则轻盈且性能稳定。
根据实际需求和预算情况，可以选择适合的炉体材料。
2. 保温层设计保温层的设计可以采用多层结构，以确保热量的有效保持。
常用的保温材料包括氧化铝纤维、硅酸钙纤维、硅酸铝纤维等。
保温材料的厚度和密度需要根据实际情况进行调整，以达到理想的保温效果。
3. 控温系统控温系统是箱式电阻炉的核心组成部分，它决定了炉内温度的精确性和稳定性。
常用的控温系统包括PID控制器和温度传感器。
PID控制器能够根据温度误差自动调整炉内的加热功率，以达到设定的温度值。
温度传感器负责实时监测炉内温度，将数据反馈给PID控制器。
通过合理的参数设置和精确的传感器，可以实现精确控温。
4. 安全性能为了保证使用过程中的安全性，必须配置过热保护和漏电保护装置。
过热保护装置可以设置在温度传感器附近，一旦探测到异常高温，就会自动切断加热源的电源，以防止火灾发生。
漏电保护装置则用于检测漏电情况，一旦检测到漏电，将自动切断电源以保证人身安全。
总结设计一个能够达到1200℃的箱式电阻炉需要考虑炉体材料、保温层设计、控温系统和安全性能等方面的要求。
选择合适的耐火材料、设计适当的保温层、配置精确稳定的控温系统和安全保护装置，可以实现高温实验和热处理的需求，同时确保使用过程的安全性。
希望本文对设计1200℃箱式电阻炉有所帮助。
(完整word版)箱式电阻炉课程设计
一、设计任务书题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉；炉子用途:中小型零件的热处理；材料及热处理工艺：中碳钢毛坯或零件的淬火、正火及调制处理；生产率：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选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为120 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.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，将炉门包括在前墙内。
热处理炉(箱式电阻炉)设计
热处理炉设计一、 设计任务设计一箱式电阻炉，计算和确定主要项目，并绘出草图。
基本技术条件：（1）用途：低合金钢等的回火；（2）工件：中小型零件，小批量多品种，最长0.8m ；（3）最高工作温度为550℃；（4）炉外壁温度小于60℃；（5）生产率：120kg/h 。
设计计算的主要项目：（1） 确定炉膛尺寸；（2） 选择炉衬材料及厚度，确定炉体外形尺寸；（3） 计算炉子功率，进行热平衡计算，并与经验计算法比较；（4） 计算炉子主要经济技术指标（热效率，空载功率，空炉升温时间）；（5） 选择和计算电热元件，确定其布置方法；（6） 写出技术规范。
二、 炉型选择根据设计任务给出的生产特点，选用低温（≦550℃）箱式热处理电阻炉，炉膛不通保护气氛，为空气介质。
三、 确定炉膛尺寸1. 理论确定炉膛尺寸（1） 确定炉底总面积炉底总面积的确定方法有两种：实际排料法和加热能力指标法。
本设计用加热能力指标法来确定炉底面积。
已知炉子生产率h kg P 120=，按教材表5-1选择适用于回火的一般箱式炉，其单位炉底面积生产率)(00120h m kg p ⋅=。
因此，炉子的炉底有效面积（可以摆放工件的面积）1F 可按下式计算：201 1.2100120m p P F === 通常炉底有效面积和炉底总面积之比值在0.75～0.85之间选择。
本设计取值0.85，则炉底总面积F 为： 21 1.41285.01.285.0m F F ≈== （2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比BL 在3/2～2之间选择。
考虑到炉子使用时装、出料的方便，本设计取2=BL ，则炉子炉底长度和宽度分别为:m L B m F L 840.021.6802680.15.01.4125.0======（3） 确定炉膛高度 炉膛高度和宽度之比BH 在0.5～0.9之间选择，大炉子取小值，小炉子取大值。
本设计取中值0.7，则炉膛高度为：m B H 588.0840.07.07.0=⨯==2. 实际确定炉膛尺寸为方便砌筑炉子，需根据标准砖尺寸（230×113×65mm ），并考虑砌缝宽度（砌砖时两块砖之间的宽度，2mm ）、上、下砖体应互相错开以及在炉底方便布置电热元件等要求，进一步确定炉膛尺寸。
箱式电阻炉设计(修改版)
佳木斯大学热处理设备课程设计（说明书）题目：热处理箱式电阻炉的设计（生产率110kg/h，温度≤600℃）院（系）：材料科学与工程学院专业班级：金属一班学号：**********学生姓名：位来指导教师：**起止时间：2012-11-19~2012-12-10课程设计任务及评语目录一、炉型的选择 (1)二、确定炉体结构和尺寸 (1)三、砌体平均表面积计算 (2)四、计算炉子功率 (2)五、炉子热效率计算 (5)六、炉子空载功率计算 (5)七、空炉升温时间计算 (5)八、功率的分配与接线 (6)九、电热元件材料选择及计算 (6)十、电热体元件图 (7)十一、电阻炉装配图 (7)十二、电阻炉技术指标 (7)参考文献 (8)设计任务：按工作要求可设计一台热处理电阻炉，其技术要求为：(1)用途：中低碳钢、合金钢毛坯或零件的淬火、正火处理，处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；(2)生产率：110kg/h；(3)工作温度：最高使用温度≤600℃；(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。
一、炉型的选择根据设计任务给出的技术要求和生产特点，本设计宜选用箱式热处理电阻炉。
二、确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定根据所学知识炉底面积用炉底强度来计算。
生产率为110kg/h，即可选择箱式炉用于淬火和正火时的单位面积炉底强度h为115kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积F1 = P/h= 110/115 = 0.96m2K为有效面积与炉底总面积的比例系数，K=F/F1=0.75~0.85，我们取系数为0.84，则炉底实际面积：F = F1/0.84 =0.96/0.84 =1.14m22．炉底长度和宽度的确定考虑到工作时的状态，长度与宽度之比L/B=3:2，因此可知B =930m，L =1310m。
又因为要考虑便于砌砖，根据标准砖尺寸，取L =1380mm，B =920mm。
热处理炉设计
热处理炉设计热处理炉（箱式电阻炉）是用于加热金属材料并进行热处理的设备。
箱式电阻炉通常由一个外壳、绝缘层、电炉线圈、控制系统和加热室组成。
在设计热处理炉时，需要考虑到温度控制、加热均匀性、安全性和能源效率等因素。
首先，温度控制是热处理炉设计的一个重要因素。
热处理过程中需要精确控制加热室内的温度，以确保金属材料达到所需的热处理温度。
在设计过程中，需要选择合适的温度传感器并将其安置在加热室内。
控制系统会根据传感器读数自动调整电炉线圈的电流，以控制加热室内的温度。
其次，加热均匀性也是设计热处理炉时需要考虑的因素之一、金属材料在加热过程中需要保持均匀加热，以确保整个材料的性能都能得到改善。
为了实现加热均匀性，可以在电炉线圈周围安装多个加热元件。
此外，还可以通过控制电炉线圈内部的绝缘材料的厚度，来调整加热室内的温度分布。
第三，热处理炉设计时需要考虑到安全性。
由于炉内温度较高，设计时必须采取安全措施以防止人员或设备受伤。
例如，可以在加热室上安装传感器和报警设备，以监控温度。
如果温度超过设定范围，报警装置会发出警报并停止加热。
最后，热处理炉设计还需要关注能源效率。
为了提高能源利用率，可以采用节能型电炉线圈，如高效电炉线圈或感应加热技术。
此外，还可以将炉体进行隔热处理，以减少能量散失。
总体而言，热处理炉（箱式电阻炉）设计需要考虑温度控制、加热均匀性、安全性和能源效率等因素。
通过合理的设计和选择合适的技术，可以确保热处理炉的稳定运行，提高金属材料的质量和生产效率。
第五章-热处理电阻炉的设计备课讲稿
电热元件材料应便于加工成各种形状并具备良好的焊接性。
二、常用电热元件材料及特点
电热元件材料可分为金属材料和非金属材料两大类。
1．金属电热元件材料
金属电热元件材料包括合金和纯金属两种， 合金材料中又分为铁铬铝系和镍铬系。
(1)铁铬铝系
优点：熔点比镍铬合金高，耐热性好；电阻率大，电 阻温度系数小，功率稳定，，在含硫氧化性气 氛中无影响，价格便宜（应用广泛）；
编制电炉使用说明书等随机技术文件。
§5－1 炉型的选择与炉膛尺寸的确定
一、炉型的选择
正确地选择炉型关键是：满足工艺及产量的要求；保证 炉型在技术上是先进的；保证经济上是合理的。
1、工件的特点：形状、尺寸、质量和材质
例如：细长轴类工件，为防止变形宜用井式炉； 大中型铸、锻毛坯件的退火、正火、回火等处理，则 宜用台车炉；
6 ~10
400
P=(35~50)V 2/3
4 ~7
§5－3 功率的分配及电热元件的接线
自习，60
§5—4 常用电热元件材料及其选择
电热元件是热处理电阻炉的关键部件，电阻炉性能的好 坏和使用寿命的长短与所选用的电热元件材料密切相关。
一、电热元件材料性能要求
1、良好的耐热性及高温强度
电热元件的工作温度一般比炉温高100－200℃，所用材料 必须具有良好的耐热性和一定的高温强度，以保证电热元件 在高温下不熔化，不氧化，不挥发和不发生明显的蠕变变形 和坍塌。
优点：热膨胀系数小，电阻率大，易加工，耐急冷急热性 好，价格低廉。
(3)硅钼系（MoSi2） 优点：耐高温，不易老化，最高使用温度可达
第五章 热处理电阻炉的设计
★热处理电阻炉的设计内容
(1)炉型的选择； (2)炉膛尺寸的确定； (3)炉体结构设计(包括炉衬、构架、炉门等)； (4)电阻炉功率的计算及功率分配； (5)电热元件材料的选择； (6)电热元件材料的设计计算； (7)炉用机械设备和电气、控温仪表的设计与选用； (8)技术经济指标的核算； (9)绘制炉子总图、砌体图、零部件图、安装图和
箱式电阻炉的设计
箱式电阻炉的设计一、设计要求：1.加热效率高：箱式电阻炉使用电阻丝作为加热元件，电能会通过电阻丝发生热量的转化。
要提高加热效率，可以通过设计合理的加热元件布局来增大加热面积，增强传热效果。
2.均匀加热：为确保工件在电阻炉中能够得到均匀加热，应根据工件的尺寸及形状设计合适的加热元件布局。
同时，可在炉内配备风扇系统以提高空气循环，增强热量传递，使温度分布更加均匀。
3.温度控制精准：箱式电阻炉需要配备一套准确可靠的温度控制系统，可以使用PID控制器来实现温度的调控。
此外，还可设置多个温度探头来对不同位置进行实时监测，以确保整个炉腔温度的精确控制。
二、设计步骤：1.炉腔设计：根据工件的大小及数量确定炉腔的尺寸。
为了便于加热元件的安装和维护，炉腔应设计为可拆卸式，并合理考虑工件的进出口位置。
2.电阻丝布局：根据工件的形状及数量，设计合适的电阻丝布局。
可以将电阻丝分为多个相互独立的加热区域，每个区域的电阻丝布局应尽可能均匀且紧密，以实现加热效果的均匀性。
3.加热源设计：电阻炉的加热源主要是电阻丝。
要选择合适的电阻丝材料和规格，以及布局和连接方式。
电阻丝的连接点需要考虑其安全性和易于维护。
4.温度控制系统设计：设计合理的温度控制系统，可以选择PID控制器、温度传感器和放大器等元器件，根据工件的加热要求进行精确控制。
5.绝热材料选择：电阻炉为了减少热量损失，应选用具有良好绝热性能的材料。
常用的绝热材料有陶瓷纤维、耐高温板材等。
绝热材料的选择要考虑其耐高温性能、绝热效果以及工艺要求。
6.风扇系统设计：根据需要，可以设计风扇系统或风冷系统，以提高炉腔内空气的循环，增强热量传递，实现均匀加热。
7.安全性设计：设计时要考虑到设备的安全性，保证炉体结构牢固，防止温度逃逸或泄漏引发安全事故。
同时，在设备设计中应设置过温、漏电等保护装置，确保操作人员的安全。
8.操作人性化设计：对于箱式电阻炉的操作人员来说，易于操作和维护是一项重要的考虑因素。
热处理炉课程设计40
F F1 0.5 0.625m2 0.80 0.80
（2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比 L 在 3/2～2 之间选择。考虑到炉子使用时装、出料
1. 炉墙炉衬材料的选择及其厚度的计算
炉子的两边侧墙和前后墙可采用相同的炉衬结构，同时为简化计算，将炉
2
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根保通据护过生高管产中线工资敷艺料设高试技中卷术资配0料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高高与中中带资资负料料荷试试下卷卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并中3试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
箱式电阻炉课程设计(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】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，最高使用温度650℃，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p 0为100 kg/(m 2﹒h)，故可求得炉底有效面积：F 1=P P 0=160100=1.6m 2 由于有效面积与炉底总面积存在关系式F 1F ⁄=0.60~0.85，取系数上限，得炉底实际面积：F =F 10.85=1.60.85=1.88m 2 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L B ⁄=2，因此，可求得：L =√F 0.5⁄=√1.880.5⁄=1.94mB =L 2⁄=1.942⁄=0.97 m根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L =1.970 m，B =0.978 m，如总图所示。
3.炉膛高度的确定按照统计资料，炉膛高度H与宽度B之比H B ⁄通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H B ⁄=0.654m。
因此，确定炉膛尺寸如下：长L=(230+2)×8+(230×12+2)=1970m宽B=(120+2)×4+(65+2)×2+(40+2)×3+ (113+2)×2=978mm高H=(65+2)×9+37=640mm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定的空间，确定工作室有效尺寸为：L效=1700mmB效=700mmH效=500mm4.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113mm QN−0.8轻质粘土砖，+80mm密度为250kg m3⁄的普通硅酸铝纤维毡，+113mm B级硅藻土砖。
箱式电阻炉设计(修改版)
辽宁工业大学热工过程与设备课程设计（说明书）题目：热处理箱式电阻炉的设计（生产率110kg/h，温度≤600℃）院（系）：材料科学与工程学院专业班级：材料083学号：学生姓名：指导教师：起止时间：2011-12-26~2012-1-8课程设计任务及评语目录一、炉型的选择 (1)二、确定炉体结构和尺寸 (1)三、砌体平均表面积计算 (2)四、计算炉子功率 (2)五、炉子热效率计算 (5)六、炉子空载功率计算 (5)七、空炉升温时间计算 (5)八、功率的分配与接线 (6)九、电热元件材料选择及计算 (6)十、电热体元件图 (7)十一、电阻炉装配图 (7)十二、电阻炉技术指标 (7)参考文献 (8)设计任务：按工作要求可设计一台热处理电阻炉，其技术要求为：(1)用途：中低碳钢、合金钢毛坯或零件的淬火、正火处理，处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；(2)生产率：110kg/h；(3)工作温度：最高使用温度≤600℃；(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。
一、炉型的选择根据设计任务给出的技术要求和生产特点，本设计宜选用箱式热处理电阻炉。
二、确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定根据所学知识炉底面积用炉底强度来计算。
生产率为110kg/h，即可选择箱式炉用于淬火和正火时的单位面积炉底强度h为115kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积F1 = P/h= 110/115 = 0.96m2K为有效面积与炉底总面积的比例系数，K=F/F1=0.75~0.85，我们取系数为0.84，则炉底实际面积：F = F1/0.84 =0.96/0.84 =1.14m22．炉底长度和宽度的确定考虑到工作时的状态，长度与宽度之比L/B=3:2，因此可知B =930m，L =1310m。
又因为要考虑便于砌砖，根据标准砖尺寸，取L =1380mm，B =920mm。
3．炉膛高度的确定炉膛高度可根据经验总结来计算，炉膛高度H与炉底宽度B之比H/B大约在0.8左右，本设计根据炉子工作条件并考虑利于辐射散热与对流传热等因素，这里取H/B = 0.85，再根据标准砖尺寸，最终选定炉膛高度H = 780mm。
箱式电阻炉设计
辽宁工业大学热工过程与设备课程设计（说明书）题目：热处理箱式电阻炉的设计（生产率110kg/h，功率30kw，温度≤600℃）院（系）：材料科学与工程学院专业班级：材料083学号：学生姓名：指导教师：起止时间：2011-12-26~2011-1-8课程设计任务及评语目录一、炉型的选择.................................................................................................. - 4 -二、确定炉体结构和尺寸.................................................................................. - 4 -三、砌体平均表面积计算.................................................................................. - 5 -四、计算炉子功率.............................................................................................. - 6 -五、炉子热效率计算.......................................................................................... - 8 -六、炉子空载功率计算...................................................................................... - 8 -七、空炉升温时间计算...................................................................................... - 8 -八、功率的分配与接线...................................................................................... - 9 -九、电热元件材料选择及计算.......................................................................... - 9 -十、电热体元件图............................................................................................ - 10 - 十一、电阻炉装配图........................................................................................ - 10 - 十二、电阻炉技术指标（标牌）.................................................................... - 10 - 参考文献............................................................................................................. - 11 -设计任务：按工作要求可设计一台热处理电阻炉，其技术要求为：(1)用途：中低碳钢、合金钢毛坯或零件的淬火、正火处理，处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；(2)生产率：110kg/h；(3)工作温度：最高使用温度≤600℃；(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。
第三章热处理电阻炉设计
第三章热处理电阻炉设计第三章热处理电阻炉设计§3.1电阻炉的基本特点热处理电阻炉是以电为能源，通过炉内电热元件将电能转化为热能而加热工件的炉子。
按照电阻炉的结构特点可分为箱式电阻炉、井式电阻炉、台车式炉等。
这里我们主要介绍一般企业均有的箱式电阻炉和井式电子炉的类型和特点。
一、箱式电阻炉1.箱式电阻炉的分类和命名按工作温度不同，箱式电阻炉可分为高温箱式电阻炉（>1000℃）、中温箱式电阻炉（650-1000℃）和低温箱式电阻炉三类。
一般企业的箱式电阻炉通常均是中温箱式电阻炉。
因而这里仅介绍中温箱式电阻炉。
箱式电阻炉的型号和命名方式为：RX+设计序号— +功率（KW）—— +最高工作温度/100，如RX2——45——9中，R表示是电阻炉，X表示是箱式，2为设计序号，45表示箱式电阻炉的额定功率为45KW，9表示箱式电阻炉的最高工作温度为950℃2.中温箱式电阻炉的用途及结构中温箱式电阻炉在企业主要用于工件的退火、正火、淬火（一般主要用于调质处理的淬火）、回火和固体渗碳（目前固体渗碳已很少用，只在一些特殊情况下使用，如油嘴的渗碳）等。
中温箱式电阻炉炉体主要由炉壳、炉衬、加热元件等组成。
炉壳一般由角钢和钢板焊接而成。
炉衬：标准炉一般均是由耐火层和保温层两层结构。
耐火层一般用体积密度大于1.0g/cm3的轻质耐火粘土砖砌筑，保温层则用保温砖砌筑骨架，然后填充蛭石粉、膨胀珍珠岩粉等组成。
非标准炉当炉温较低时如750-800使用的炉子，也有采用轻质粘土砖+普通硅酸铝纤维毡组成。
加热元件：通常是铁铬铝或镍铬合金丝绕成的螺旋体，布置在炉膛两侧和炉底的搁砖上。
炉底通常覆盖耐热钢板，也有使用普通钢板的。
二、井式电阻炉：1.特点和分类特点：1）外形为圆型；2）一般置于地坑中；3）炉温通常分区控制；4）适用于细长工件热处理。
分类：按工作温度和工作性质分为高、中、低温井式电阻炉和井式气体渗碳炉、井式气体C-N共渗炉、井式气体N-C共渗炉、气体氮化炉等。
箱式电阻炉设计
箱式电阻炉设计首先，外形结构设计是箱式电阻炉设计的重要环节。
箱式电阻炉通常由箱体、保温层、加热元件和控制面板等组成。
箱体一般采用钢板焊接成型，以保证炉腔的密封性。
保温层采用高温保温材料，如陶瓷纤维棉或高铝石棉板，以减少能量损耗和热传导。
加热元件一般采用电阻丝或电加热器，根据需求选择合适的功率和数量。
控制面板安装在箱体外侧，用于控制炉温和其他参数。
其次，加热系统设计是箱式电阻炉设计的关键。
加热系统一般由电源供应单元、电阻丝或电加热器、接线盒和温度控制器等组成。
电源供应单元通过电源电缆将电能输入到电阻丝或电加热器中，产生高温加热。
接线盒将电源供应单元和加热元件连接起来，同时起到保护线缆作用。
温度控制器通过温度传感器感知炉腔内温度，并根据设定值调节电源供应单元输出功率，以实现精确控温功能。
同时，加热系统还应考虑通风系统，以确保炉内的温度均匀分布和热量传递。
最后，控制系统设计是箱式电阻炉设计的关键环节。
控制系统应具备可靠性、精准性和安全性。
一般情况下，控制系统包含温度控制器、报警系统、时间控制器和运行状态显示器等。
温度控制器可根据设定的温度自动调节炉内的功率输出，以实现精确控温。
报警系统能够在温度异常或其他故障发生时发出警报以及停止加热，保障设备和操作人员的安全。
时间控制器能够设定加热时间和持续时间，以满足不同工艺的需求。
运行状态显示器能够实时显示炉内温度、加热功率和工作状态等参数，方便操作和监控。
综上所述，箱式电阻炉的设计涉及到外形结构设计、加热系统设计和控制系统设计等方面。
合理的设计能够提高设备的效率和安全性，满足各种工业加热处理需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
热处理炉设计一、 设计任务设计一箱式电阻炉，计算和确定主要项目，并绘出草图。
基本技术条件：（1）用途：低合金钢等的回火；（2）工件：中小型零件，小批量多品种，最长0.8m ；（3）最高工作温度为550℃；（4）炉外壁温度小于60℃；（5）生产率：120kg/h 。
设计计算的主要项目：（1） 确定炉膛尺寸；（2） 选择炉衬材料及厚度，确定炉体外形尺寸；（3） 计算炉子功率，进行热平衡计算，并与经验计算法比较；（4） 计算炉子主要经济技术指标（热效率，空载功率，空炉升温时间）；（5） 选择和计算电热元件，确定其布置方法；（6） 写出技术规范。
二、 炉型选择根据设计任务给出的生产特点，选用低温（≦550℃）箱式热处理电阻炉，炉膛不通保护气氛，为空气介质。
三、 确定炉膛尺寸1. 理论确定炉膛尺寸（1） 确定炉底总面积炉底总面积的确定方法有两种：实际排料法和加热能力指标法。
本设计用加热能力指标法来确定炉底面积。
已知炉子生产率h kg P 120=，按教材表5-1选择适用于回火的一般箱式炉，其单位炉底面积生产率)(00120h m kg p ⋅=。
因此，炉子的炉底有效面积（可以摆放工件的面积）1F 可按下式计算：201 1.2100120m p P F === 通常炉底有效面积和炉底总面积之比值在0.75～0.85之间选择。
本设计取值0.85，则炉底总面积F 为： 21 1.41285.01.285.0m F F ≈== （2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比BL 在3/2～2之间选择。
考虑到炉子使用时装、出料的方便，本设计取2=BL ，则炉子炉底长度和宽度分别为:m L B m F L 840.021.6802680.15.01.4125.0======（3） 确定炉膛高度 炉膛高度和宽度之比BH 在0.5～0.9之间选择，大炉子取小值，小炉子取大值。
本设计取中值0.7，则炉膛高度为：m B H 588.0840.07.07.0=⨯==2. 实际确定炉膛尺寸为方便砌筑炉子，需根据标准砖尺寸（230×113×65mm ），并考虑砌缝宽度（砌砖时两块砖之间的宽度，2mm ）、上、下砖体应互相错开以及在炉底方便布置电热元件等要求，进一步确定炉膛尺寸。
依据理论计算的炉膛长度、宽度和高度，进一步确定炉膛尺寸如下：m mm L 741.11741)25.0230(7)2230(==+⨯+⨯+=m mm B 869.08692)2113(2652)240(4)2120(==⨯++++⨯++⨯+=）（ m mm H 0.640640379)265(==+⨯+=注意：实际确定的炉膛尺寸和理论计算的炉膛尺寸不要差别太大。
3. 确定炉膛有效尺寸为避免热处理工件与炉膛内壁、电热元件和放置电热元件的搁砖发生碰撞，应使工件与炉膛内壁保持一定的距离。
工件应放置的炉膛的有效尺寸内。
炉膛有效尺寸确定如下： mm L 1500=效mm B 700=效mm H 500=效四、 炉衬材料的选择及其厚度的确定炉衬材料的选择及其厚度的计算应满足在稳定导热的条件下，炉壳温度小于60℃。
由于炉子外壁和周围空气之间的传热有辐射和对流两种方式，因此辐射换热系数和对流换热系数之和统称为综合传热系数∑α。
炉壳包括炉墙、炉顶和炉底。
这三部分外壁对周围空气的综合传热系数不同（见教材附表2），所以三部分炉衬材料的选择及其厚度也不同，必须分别进行计算。
1. 炉墙炉衬材料的选择及其厚度的计算炉子的两边侧墙和前后墙可采用相同的炉衬结构，同时为简化计算，将炉门看作前墙的一部分。
设炉墙的炉衬结构如图所示，耐火层是115mm 厚的轻质黏土砖（QN —0.8）1块，保温层是125mm B 级硅藻土砖2块（耐火材料和保温材料的选择参照教材附表3和附表4）。
这种炉衬结构在稳定导热条件下，是否满足炉墙外壁温度小于60℃，应首先求出热流密度，然后计算进行验证。
在炉墙内壁温度550℃、炉壳周围空气温度20℃的稳定导热条件下，通过炉墙向周围空气散热的热流密度为：∑++-=αλλ1205052211S S q 1) 21,S S 的确定21,S S 分别是轻质黏土砖和B 级硅藻土砖的厚度（m ）。
若考虑它们之间2mm 的砌缝宽度，则321,,S S S 的厚度为：mm S 71125111=+=；mm S 25021252=⨯=；2) ，21,λλ∑α的确定 21,λλ分别是轻质黏土砖、硅酸铝耐火纤维毡和B 级硅藻土砖的平均热导率（W/m ·℃）;∑α是炉壳对周围空气的综合传热系数（W/ m ²·℃）。
要求出21,λλ和∑α，首先必须假定各层界面温度和炉壳温度。
设轻质黏土砖和B 级硅藻土砖之间的界面温度4642=t ℃，炉墙外壳温度=3t 55℃<60℃。
如图所示。
求轻质黏土砖的平均导热率查教材附表3，可得轻质黏土砖（QN —0.8）的平均导热率为：p t 3110212.0294.0-⨯+=λ（p t 为平均温度）)2464550(10212.0294.0)2(10212.0294.032131+⨯+='+⨯+=--t t λ =0.402 W/m ·℃求B 级硅藻土砖的平均导热率查教材附表3，可得B 级硅藻土砖的平均导热率为：p t 321023.0131.0-⨯+=λ)255464(1023.0131.0)2(1023.0131.033232+⨯⨯+=+⨯⨯+=--t t λ =0.191 W/m ·℃求炉墙外壳对周围空气的综合传热系数当炉墙外壳温度为55℃，周围空气为20℃时，由教材附表2可查得，外壳为钢板或涂灰漆表面时，对周围空气的综合传热系数为：81.11=∑α W/m ²·℃3) 求热流密度将以上数据代入求热流密度的表达式中，可求得热流密度为：2314.13981.111911.00.250402.0117.020550m W q =++-= 4) 验算各界面温度和炉墙外壳温度是否满足设计要求轻质黏土砖和B 级硅藻土砖之间的界面温度2t 为：458.4540.402711.0314.1395051112=⨯-=-=λS q t t ℃ 相对误差为%5%1505505458.42<=-=-t t t ，满足设计要求，不必重算。
炉墙外壳温度为：47191.0502.0314.139458.4542223=⨯-=-=λS q t t ℃＜60℃ 因炉墙外壳温度小于60℃，故炉墙炉衬材料及其厚度的选择满足设计要求。
若实际计算后，外壳温度大于60℃，必须重新选择炉墙炉衬材料及其厚度。
2. 炉顶炉衬材料的选择及其厚度的计算 设炉顶的炉衬结构为，耐火层是115mm 厚的轻质黏土砖（QN —1.0）1块，厚度115mm 的膨胀珍珠岩1块。
在炉顶内壁温度550℃、炉壳周围空气温度20℃的稳定导热条件下，通过炉顶向周围空气散热的热流密度为：∑++-=αλλ1205502211S S q 1) 21,S S 的确定21,S S 分别是轻质黏土砖（QN —1.0）、膨胀珍珠岩的厚度。
若考虑它们之间2mm 的砌缝宽度，则321,,S S S 的厚度为：mm S 7111=；mm S 1172=；2) ∑αλλ，21,的确定21,λλ分别是轻质黏土砖和膨胀珍珠岩的平均热导率（W/m ·℃）;∑α是炉顶外壳对周围空气的综合传热系数（W/ m ²·℃）。
要求出21,λλ和∑α，首先必须假定界面温度和炉壳温度。
设轻质黏土砖和膨胀珍珠岩之间的界面温度4642='t ℃，，炉顶外壳温度='3t 60℃。
求轻质黏土砖的平均导热率查教材附表3，可得轻质黏土砖（QN —1.0）的平均导热率为：pt 3110256.0290.0-⨯+=λ)2464550(10256.0290.0)2(10256.0290.032131+⨯+='+⨯+=--t t λ =0.442 W/m ·℃求膨胀珍珠岩的平均导热率查教材附表3，可得膨胀珍珠岩的平均导热率为：p t 331022.004.0-⨯+=λ)260464(1022.004.0)2(1022.004.033232+⨯⨯+='+'⨯⨯+=--t t λ =0.098 W/m ·℃求炉墙外壳对周围空气的综合传热系数当炉墙外壳温度为60℃，周围空气为20℃时，由教材附表2可查得，外壳为钢板或涂灰漆表面时，对周围空气的综合传热系数为：17.12=∑α W/m ²·℃3) 热流密度的计算将以上数据代入求热流密度的表达式中，可求得热流密度为：2343.98717.121098.0.11700.442711.020550m W q =++-=4) 验算界面温度和炉顶外壳温度轻质黏土砖和膨胀珍珠岩之间的界面温度2t 为：460.501442.0115.0343.9875051112=⨯-=-=λS q t t ℃ 相对误差为%5%7.0464464460.501222<=-=''-t t t ，满足设计要求，不必重算。
炉顶外壳温度为：=⨯-=-=0.098711.0343.987460.5013323λS q t t 49.82℃＜60℃ 因炉顶外壳温度小于60℃，故炉顶炉衬材料及其厚度的选择满足设计要求。
若实际计算后，外壳温度大于60℃，必须重新选择炉墙炉衬材料及其厚度。
3. 炉底炉衬材料的选择及其厚度的计算炉底的炉衬结构为，耐火层是（115+2）×2=234mm 厚的轻质黏土砖（QN —1.0），（115+2）+（65+2）=184mm 厚的B 级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。
在炉底内壁温度550℃、炉壳周围空气温度20℃的稳定导热条件下，通过炉底向周围空气散热的热流密度为：∑++-=αλλ1205502211S S q 1) 21,S S 的确定21,S S 分别是轻质黏土砖（QN —1.0）、B 级硅藻土砖和膨胀珍珠岩的厚度。
若考虑它们之间2mm 的砌缝宽度，则21,S S 的厚度为：mm S 2341=；mm S 1842=2) ∑αλλ,,21的确定21,λλ分别是轻质黏土砖、B 级硅藻土砖和膨胀珍珠岩的平均热导率（W/m ·℃）;∑α是炉底外壳对周围空气的综合传热系数（W/ m ²·℃）。
要求出21,λλ和∑α，首先必须假定界面温度和炉壳温度。
设轻质黏土砖和B 级硅藻土砖之间的界面温度='1t 404℃，炉底外壳温度='2t 60℃。