电阻炉设计与计算例题
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。
窑炉设计——设计实验室电阻炉
实验室电阻炉设计一、设计要求设计一座容积为0.001M3，使用温度为1400℃的实验室电阻炉。
二、关于电阻炉1. 电阻炉（马弗炉）概念利用流经元件本身的电流，由于自身的电阻产生的焦耳热，从而使整个封闭炉膛的温度达到需要的温度，制品则放入炉膛中完成升温、烧结的过程，该种烧结炉，我们称之为马弗炉（muffle furnace）或电阻炉。
2. 电热窑炉特点（与火焰窑炉相比）易获得高温；精密控温；易实现真空、气氛、加压等烧结工艺；产品质量好、稳定；传热效率高，污染少；结构简单，劳动强度小，使用寿命长；生产成本较高。
其产量小，规模小，只适合实验室或小型试验、生产。
3. 电热窑炉的结构电热窑炉的结构包括：炉壳、炉衬、电热元件及辅助设备。
对于电热窑炉的炉壳要求气密性良好，而对炉衬的要求是耐高温、低蓄热、热损少、电绝缘性好。
电热元件则需要综合电阻炉的使用温度、升温速率、使用气氛、调压范围、恒温带范围、元件寿命及电器设备安全使用来考虑其材料、布局和连接方式。
辅助设备包括动力机械，电、水、气路系统，控温、调压装置，观察窗，测温孔和防暴器等。
图1.电热窑炉外观及结构4. 电阻炉的选型原则(1)烧成制品工艺要求（温度、气氛、温度均匀性）(2)烧成制品的形状、尺寸、装炉方式(3)生产规模、使用寿命、通用性5. 电阻炉的使用和维护(1)保护加热元件--机械损伤、超载使用、连接方式、安装间距、低熔有害物质的侵蚀等；(2)保护砌炉材料--使用温度、抗热震性、有害物质的侵蚀等；(3)保护热工仪表--防震、可靠接地、正常运行等；(4)保证水路、气路、电路的正常工作、便于维修等。
6. 常用电阻炉合金丝电阻炉、SiC电阻炉、MoSi2 电阻炉三、设计方案1. 确定炉型、炉膛尺寸容积为0.001M3 (1L)；炉膛尺寸设计为100mm*100mm*100mm；2. 选择电热元件元件材料t（℃）t max（℃）Ni-Cr合金1000 ~ 1100 1100 ~ 1200Fe-Cr-Al合金1200 ~ 1350 1300 ~ 1450SiC 1350 ~ 1450 1450 ~ 1550MoSi2∥1550 1650MoSi2⊥1600 ~ 1700 1700 ~ 1800Mo 真空1600 ~ 1650 1650Mo H2内绕1650~1750 2000Mo H2外绕1500~1600 2000表1.常用电热元件的最高使用温度（t max）和一般工作温度（t）所要设计的实验室电阻炉的使用温度喂1400℃，因此根据电热元件的使用温度（见表1）选择使用SiC棒加热（如图2）。
热处理箱式电阻炉的设计学习资料
辽宁x x 大学热工过程与设备课程设计题目：热处理箱式电阻炉的设计（生产率150kg/h，功率39kw，工作温度≤600℃）院（系）：X X专业班级：X X学号：X X学生姓名：X X指导教师：X X起止时间：X X课程设计（论文）任务及评语目录一、炉型的选择 (2)二、确定炉体结构和尺寸 (2)三、砌体平均表面积设计 (4)四、计算炉子功率 (5)五、炉子热效率计算 (7)六、炉子空载功率计算 (7)七、空炉升温时间计算 (7)八、功率分配与接线 (9)九、电热元件材料选择与计算 (9)十、电热体元件图 (11)十一、电阻炉装配图 (11)十二、炉子技术指标 (11)参考文献 (12)设计任务：为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为：(1)用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的退火，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：150kg/ 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、炉型的选择根据工件的特点与设计任务的要求及产量大小选择合适的炉型。
由于小批量生产，品种多和工艺稳定的要求拟选用箱式热处理电阻炉，不通保护气氛。
二、确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定炉底面积的计算方法有两种。
一种是根据一次装料量计算，另一种是根据炉底强度指标计算[1]。
因工件的加热周期和装炉量不明确，故不能用炉子一次装料量确定炉底面积，只能用炉底强度指标法。
已知生产率为150kg/h，按表5—1[1]选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积F=p/p0=150/120=1.25m2由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F1=0.75～0.85，取系数上限0.85，得到炉底实际面积：F=F/0.85= 1.25/0.85=1.47m22．炉底长度和宽度的确定对于热处理箱式电阻炉，设计时考虑装出料的方便，根据长度与宽度之比，取L/B=2:1，因此，可求得炉底宽度F=2.059mL=5.0/B=L／2=2.059／2=1.030m 为方便砌砖L=2205mm B=1048mm 3．炉膛高度的确定根据统计的资料，炉膛高度（H）对炉底宽度（B）之比H／B通常在0．52～0．9之间，大多数在0.8左右，根据炉子工作条件，取H／B=0.7左右，选定炉膛高度H=707mm。
中温电阻炉设计
RX-18-9中温箱式电阻炉设计设计者：尹宏林一、箱式电阻炉的工作原理：是利用电流通过电热元件时所产生的热效应，采取热辐射和炉膛内气体对流作用的形式将热量传递到被加热的工件上，使工件加热。
结构及特点：箱式电阻炉由炉体、测温系统和电控系统组成。
二、基本技术条件：1）箱式电阻炉；2）额定功率18kw；3）最高工作温度950℃；4）炉外壁温度小于60℃；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，确定炉体外型尺寸；3）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）；4）选择和计算电热元件，确定其布置方法；5）写出技术规范三.炉体结构和尺寸确定1、炉体材料及结构炉胆材料：轻质粘土砖电阻丝是内置式，买入炉衬材料中，除了保证其有足够的耐热度外，以为要放加热工件，故还要保证其强度。
炉衬材料：耐火材料：轻质粘土砖紧贴炉衬，包裹在其周围保温材料：膨胀珍珠岩炉外壳与保温材料之间支撑材料：轻质粘土砖下方炉体材料，保温层和炉壳之间为膨胀珍珠岩。
必须江保温层支撑起来，故加支撑材料。
炉外壳材料：3mm厚的钢板表炉衬温度与炉衬厚度及结构2、炉衬尺寸因为功率及炉温一定，利用经验计算法计算出炉子的内表面积。
根据其功率以及工作温度，计算其炉膛的内表面积，公式如下：P=cτ-0.5F0.9（t／1000）1.55式中P——炉子功率kwτ——空炉升温时间hF——炉膛内壁面积m2t——炉温℃c——系数（热损失较大的炉子取30~35）要求设计的箱式电阻炉额定功率为为18kw，炉温为950℃，空炉损耗功率≤5已知p=18kw，空炉升温时间≤2h，炉温950℃，系数取30~35算得F=考虑箱式电阻炉装出料方便，同时参考RX3-15-9中温电阻炉的尺寸（热处理手册；机械工业出版社，第三卷、热处理电阻炉，表3-5），取L/B=2 H/B=0.83 得L=600mm，B=300mm，H =250mm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。
金材08热处理炉复习题
F2
11.初步设计了一台 15KW 中温电阻炉，欲选用直径 5.0mm 的 0Cr25AL5 电阻丝 50m，请验证 电阻丝的实际表面负荷是否合格。（保留 1 位小数）
1
12.高频感应加热设备的功率为 200kw，设备效率为 80%，加热工件为短轴尺寸为φ100×
80mm,试确定设计感应器为局部一次加热或移动连续加热？
2.感应器的设计包括
。
A.感应器与工件的间隙 B.感应器的高度
C.冷却水路
3.根据生产率计算低温盐浴炉熔盐重量为 G=（1.5～2）p C. G=（5～10）p
4.工件在盐浴炉内加热属于
。
A.对流传热
B. 辐射传热
C.传导传热
5.hs=Pg-Pa 常用来分析炉膛
。
A.气体上浮能力
（）
5.硅酸铝纤维粘、石棉、超轻质耐火砖是常用保温材料有。
（）
6.热导率由实验测定出来的，并与材料传热面的几何形状有关。
（）
7.感应加热淬火的淬硬层深度随着频率的升高而增大。
（）
8.物体的辐射能力与其黑度ε 有关。
（）
9.角度系数ϕ 的大小取决于系统中两个换热表面的形状、大小、位置和距离。 （ ）
10.位压头常用来分析炉气的上浮能力的大小。
时，炉衬的散热损失最小？并画出该炉衬组合形式。
4
21.密封箱式炉的基本结构有哪些？ 22.密封箱式炉生产线主要由哪五个基本设备组成（画出生产线布置图并标明设备名称）？ 23.可控气氛炉的基本要求是什么？ 23.氧探头的测量原理是什么？ 24.气氛中的氧分压与碳势存在什么关系？ 25.氧浓差电池是何结构原理图？并说明如何产生氧浓差电势过程？ 26.吸热式气氛与放热式气氛的组成有何不同？哪种气氛渗碳性更强？为什么？ 27.如何制备吸热式气氛？ 28.位压头的物理意义是什么？ 29.欲采用感应加热淬火 45 钢短轴，要求淬硬层深度为 2mm,问设备频率应选什么范围？ 30.真空热处理炉由哪些部分组成？ 31.为什么真空热处理炉能提高工件热处理质量？ 32.盐浴炉有哪些种类？ 33.为什么盐浴炉中的加热介质会出现磁力搅拌？ 34.欲对高速钢采用盐浴炉加热和中温分级淬火，问应采用什么配方的盐浴成分？ 35.哪些因素影响对流热系数的？如何减少对流换热损失？ 36.默写出公式：（1）炉衬热流密度公式：单层、两层、三层；（2）计算辐射换热量公式
电工基础--------陆荣(计算题)
电工基础--------陆荣（计算题）例1－1某电动机的绕组用铜漆包线绕成，在运行前测得其电阻为10Ω，运行达到稳态时测得电阻为12Ω。
已知室温为20，求该电动机稳态运行时绕组的温度及温升。
解：已知＝20＝10Ω，＝12Ω由表1--1可知铜的电阻温度系数根据式(1-5)得电动机稳态运行时绕组的温度为：t=绕组的温升为t例1-2工程上常采用“伏安法”测量电阻，即利用直流电压表和电流表分别测量电阻的电压和电流，再由欧姆定律计算得出电阻的阻值。
如图1-11所示，在一电阻炉两端加上220V 的直流电压，测得电流为4.55A，试问电阻炉的电阻为多大？解由部分电路欧姆定律可知，电阻炉的电阻为R=Ω例1-3某工厂距离电源200m。
，电源的电动势为230V，内阻为0.06Ω，现采用截面积50m的铜导线供电。
工厂负载需要的电流为50A，各负载要求的电压为220V。
试求：（1）（2）实际电压U是否符合负载的要求？（3）若采用截面积为10负载两端的实际电压U 。
的铜导线供电是否合适？解：为便于分析，根据题意可画出如图1－13所示电路。
（1）根据全电路欧姆定律可以求得负载两端实际电压U：U=E即其中，R1为供电线路的总电阻，即因此，负载两端的实际电压为U=E—I(Ω=220V这里，供电线路的电阻相当于增加了电源内阻。
（2）因为各负载要求的电压均为220 V，所以采用并联连接方式，如图1－13所示，可以保证实际电压符合负载电压的要求。
（3）采用截面积为10的铜导线供电不合适。
因为当截面积减少到原来的1/5时，电阻将增加为原来的5倍，若电流不变，则线路上的电压降也将增加为原来的5倍；导致负载两端电压减小而得不到正常工作电压，因而不能正常工作。
另一方面，选用的导线截面积减小时，其安全载流量也相应减小。
当实际流过导线的电流超过安全载流量时，不仅不能保证导线安全正常地输电，而且有导致供电导线烧毁的危险。
例1-4 某维修电工希望将一只内阻=2KΩ，满偏电流（使表头满量程偏转的电流）=50的电流表表头改装成10V和250v的双量程电压表，试问：其应该如何改装？解该电流表表头满偏时，其电压为==2KΩ=0.1V为扩大其量程，应串联分压电阻，如图1－18所示。
电阻炉设计与计算例题.
Q散= Q墙散+ Q顶散+ Q底散
= 4562.5 + 1111.6 + 1276
= 6950.1W
= 25020.4kJ/h
⑶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，根据式（5-6）
因为Tg = 950 + 273 = 1223K，Ta = 20 +273 = 293K，
炉底采用三层QN-1.0轻质粘土砖（67×3）mm+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+182mmB级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。
炉门用65mmQN-1.0轻质粘土砖+80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+65mmA及硅藻土砖。
炉底隔砖采用重粘土砖，电热元件搁砖选用重质高铝砖。
L效=1500mm
B效=700mm
H效=500mm
.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113mmQN-1.0轻质粘土砖+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+113mmB级硅藻土砖。
炉顶采用113mmQN-1.0轻质粘土砖+80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+115mm膨胀珍珠岩。
同理可以求得
t2顶= 844.3℃，t3顶= 562.6℃，t4顶=53℃，q顶= 485.4W/m2
t2底=782.2℃，t3底= 568.5℃, t4底=53.7℃，q底= 752.2W/m2
炉顶通过炉衬散热
Q顶散= q顶·F顶均= 485.4 × 2.29 = 1111.6W
炉底通过炉衬散热
Q底散= q底·F底均= 572.2 × 2.23 = 1276W
电阻炉设计举例
电阻炉技术发展趋势
高效节能技术
采用先进的保温材料、优化炉膛结构 和智能控制技术，降低能耗和提高能 源利用效率。
环保技术
采用低氮氧化物燃烧器、废气处理装 置等，降低废气排放对环境的影响。
智能化技术
采用物联网、大数据和人工智能等技 术，实现电阻炉的远程监控、故障诊 断和预测性维护。
多功能化技术
开发适用于不同行业的专用电阻炉， 满足不同生产工艺的需求。
电阻炉温度均匀性改善
温度均匀性定义
电阻炉的温度均匀性是指炉内各点温度的一致性，是保证产品质 量和节能减排的重要因素。
温度均匀性改善方法
通过合理布置发热元件、优化炉膛气流组织、采用智能控制算法等 手段，提高温度均匀性。
产品质量稳定性
改善温度均匀性可以减少产品在加热过程中的变形和开裂，提高产 品合格率和稳定性。
电阻炉设计举例
目 录
• 电阻炉概述 • 电阻炉设计基础 • 电阻炉设计举例 • 电阻炉性能优化 • 电阻炉的应用与发展趋势
01 电阻炉概述
电阻炉的定义与特点
01
电阻炉是一种利用电阻加热原理 的工业炉，通过电流在导电材料 中产生的热能来加热工件或物料 。
02
电阻炉具有能源利用率高、环保 、安全可靠等特点，广泛应用于 冶金、机械、化工、陶瓷等工业 领域。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
电阻炉安全性能提升
安全性能定义
人身财产安全
电阻炉的安全性能是指炉子在使用过 程中对操作人员和设备的安全保障能 力。
提升安全性能可以减少事故发生，保 障操作人员的人身安全和企业的财产 安全。
安全性能提升方法
通过加强炉子密封、设置安全保护装 置、制定安全操作规程等措施，提高 安全性能。
工厂供电技术第二章计算题
工厂供电技术第二章计算题有一个机修车间，有冷加工机床30台，设备总容量为150kW，电焊机5台，共15.5kW，利用率只有65%，通风机4台，共4.8kW，车间采用380/220V线路供电，试确定该车间的计算负荷答：需要系数法得：1.冷加工机床容量：Pe（1）=150KW，取K d=0.2，73.1=?cos=tan,5.0P30(1)=Kd*Pe（1）=0.2*150=30kwQ30(1)= tanφP30（1）=1.73*30=51.9kvar2. 电焊机组：取K d=0.5，29.2=?cos=,4.0tanP30(2)=Kd*Pe（2）=0.5*15.5=7.75kwQ30(2)= tanφP30（2）=2.29*7.75=17.74kvar2. 通风机，取K d=0.8，75=?cos=tan,8.0.0P30(3)=Kd*Pe（3）=0.8*4.8=3.84kwQ30(3)= tanφP30（3）=0.75*3.84=2.88kvar总计算负荷为：P30=K∑P P30.i=0.8×(P30(1)+ P30(2)+ P30(3)) =0.8×(30+ 7.75+3.84)=mm KW Q30=K∑q Q30.i=0.97(Q30(1)+ Q30(2)+ Q30(3)) Kvar=nnKvarS30= P30 /cosφ=nnn KV AI30= S30/(3U)=nnn/(0.383)=xA某380/220v供电线路给大批生产的冷加工机床电动机供电,总容量为120kW，其中7.5Kw2台、5.5kw2台、4kw5台，其余为较小容量电动机。
使用需要系数法和二项式法分别计算其计算负荷。
解：需要系数法，Kd=0.2，73，cos==?.1tan,5.0总容量：Pe=∑Pei=120kW有功计算负荷：P30=K d Pe=0.2×120kW =24kW无功计算负荷：Q30= tanφP30=1.73×24kW =41.5 kvar视在计算负荷：S30= P30 /cosφ=48 KV A（2分）计算电流：I 30= S 30/(3U)= 72.9A （2分）二项式法，b=0.14 c=0.5 最大容量设备X=5，73.1tan ,5.0cos ==?? 总容量：Pe=∑Pei=120kW （2分）x 台最大容量的设备容量：Px=7.5 KW×2+5.5kw×2+4KW×1=30 kW （2分）有功计算负荷：P 30 = b Pe+ c Px =0.14×120kW+0.4×30 kW× =28.8kW （2分）无功计算负荷：Q 30= tanφP 30=173.×28.8kW =50 kvar （1分）视在计算负荷：S 30= P 30 /cosφ=58 KV A （1分）计算负荷：I 30= S30/(3U)= 88A （2分）1、某机修车间380V 线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW （其中较大容量电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW ，电阻炉1台2kW 。
电阻炉设计举例共53页
电阻炉设计举例
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
END
注册电器执业工程师《供配电及工厂供配电》系列计算考试案例
实用文档注册电器执业工程师资格考试（建筑、工厂、小区、供配电、电气部分）案例、某小批量生产车间380v 线路上接有接有金属切削机床共20台（其中，10KW 的4台， 15KW 的8台 ,5kW 的8台），车间有380v 电焊机2台（每台容量18KVA ，ɛN =65%,，COS ΨN =0.5),车间有吊车一台（12KW ，ɛN =25%),试计算此车间的设备容量。
解：①金属切削机床的设备。
金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以20台金属切削机床的总容量为：P e1=∑Pei=4×10+8×15+8×5=200KW②电焊机的设备容量。
电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到ɛ=100%，所以2台电焊机的设备容量为： P e2=2S N N εCOSΨN =2×18×65.0×0.5=14.5KW③吊车的设备容量。
吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到ɛ=25%，所以1台吊车的容量为：P e3=P N 25εεN =P N =12KW实用文档④车间的设备总容量为Pe=200+14.5+12=226.5KW4.2、用需要系数法计算第一题。
解:① 金属切削机床组的计算负荷 取Kd=0.2 φcos =0.5 tan ϕ=1.73)1(30P =d K e P =0.2×142=28.4KW)1(30Q =)1(30P tan ϕ=28.4×1.73=49.1kvar)1(30S =2)1(302)1(30Q P +=56.8kVA)1(30I =N U S 3)1(30=86.3A②电焊机组的计算负荷 取Kd=0.35 φcos =0.35 tan ϕ=2.68 )2(30P =d K e P =0.35×16.1=5.6KW)2(30Q =)2(30P tan ϕ=5.6×2.68=15.0kvar)2(30S =2)2(302)2(30Q P +=16.0kVA)2(30I =N U S 3)2(30=24.3A③吊车机组的计算负荷 取Kd=0.15 φcos =0.5 tan ϕ=1.73 )3(30P =d K e P =1.7KW实用文档)3(30Q =)3(30P tan ϕ=2.9kvar)3(30S =2)3(302)3(30Q P +=3.4kVA)3(30I =N U S 3)3(30=5.2A④全车间的总计算负荷 ∑K =0.830P =∑K ei P ∑=28.6KW30Q =∑K ei Q ∑=53.6kvar30S =230230Q P +=60.8kVA30I =N U S 330=92.4A 案例、一机修车间的380v 线路上，接有金属切削机床电动机20台共60KW ，其K D1=0.2，COS Ψ1=0.5；另接通风机2台共10KW ， 其K D1=0.8，COS Ψ2=0.8；电炉1台5KW ， 其K D1=0.7，COS Ψ3=1.0；试求计算负荷（设同时系数为0.9）。
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。
电阻炉功率计算
电阻炉功率的计算热处理电阻炉功率的计算方法有热平衡计算法和经验计算法良种。
一、热平衡计算发热平衡计算法是根据炉子的输入总功率（收入项）应等于各项能量消耗（支出项）总和的原则确定炉子功率的方法。
1．热处理电阻炉的主要能量支出炉子能量消耗包括热工件的热量（有效热量）、在生产操作中的各项热损失和电能输入炉子过程中在电气设备及导线中的电能损失（如变压器和炉外电缆的电能损失等）炉子能量消耗量与炉子结构、。
尺寸、生产率、热处理工艺和供电方式有关。
电阻炉主要热量指出项目的计算方法如下：（1）加热工件所需热量Q 件Q 件=P( c 2 t 2－c 1 t 1 ) ( kJ / h) 式中：P——炉子的生产率( kg / h) t 1、t 2 ——工作加热的初始和终了温度（℃）c 1、c 2 ——工件在t1 和t2 时的比热容〔kJ/(kg·℃)〕，参见附表６。
若以加热阶段作为热平衡的时间单位时，Q 件应为Q 件＝G 装（c2t2－c1t1）／г加（kJ/h）式中：G 装——一次装炉料重量（kg）；г加——加热阶段时间（h）。
（２）加热辅助构件（料筐、工夹具、支承架、炉底板及料盘）所需热量Q 辅Q 辅=P 辅（c2t2-c1t1）（kJ/h）式中：P 辅——每小时加热辅助构件的重量（kg/h）；t1、t2——辅助构件加热的初始和终了温度（℃）；c1、c2——辅助构件在t1 和t2 时比热容[kJ/(kg·℃)；（3）加热控制气体所需热量Q 控Q=V 控 c 控（t2-t1）（kJ/h）式中：V 控——控制气体的用量（m3/h）；t1、t2——控制气体入炉前温度和工作温度（℃）；c 控——控制气体在t1～t2 温度范围内的平均比热容[kJ/(m3·℃)] (4)通过炉衬的散热损失Q 散在炉处于稳定态传热时,通过双层炉衬的散热损失为式中:tg、ta——炉气和炉外空气温度（℃），对电阻炉可以认为tg 近似等于炉内壁温度或炉温；啊s1、s2——第一层和第二层炉衬的厚度（m）；λ1、λ2——第一层和第二层炉衬的导热率〔W/(m2·℃)〕〕ɑ∑２——炉体外壳对周围空气的综合传热系数〔W/(m2·℃)〕（见附表２）； F 散——炉体的平均散热面积（m２）；３.６——时间系数。
热处理电阻炉-炉体计算
t1 − t 2 q= 采用双层炉衬结构时，热流密度为： 采用双层炉衬结构时，热流密度为： δ1 λ1 t1 + t x 其中： 其中： λ1 = a1 + b1t1αv = a1 + b1 2
q
材料工程学院 金属材料系
电阻炉的结构设计
所以 因此， 因此， 式中， 式中，
2 2 − a1 + a1 − 2b1 (qδ1 − a1t1 − 0.5b1t1 ) tx = b1
200
炉外壁温度 70°C °
300 200 100
100 70 100 200 300 400
保温层厚度 /mm
耐火层厚度 /mm
材料工程学院 金属材料系
电阻炉炉衬砌筑原则
砌砖体的尺寸为砖尺寸的整数倍（包括砖逢）。 砌砖体的尺寸为砖尺寸的整数倍（包括砖逢）。 电热元件接触的高铝砖Al 含量不低于60％， ％，Fe 含量小于1.5％。 与电热元件接触的高铝砖Al2O3含量不低于60％，Fe2O3含量小于1.5％。 可控气氛内壁耐火砖必须为一级品。 可控气氛内壁耐火砖必须为一级品。 灰缝：炉墙和炉底不大于2mm，炉顶不大于1.5mm， 灰缝：炉墙和炉底不大于2mm，炉顶不大于1.5mm，可控气氛炉不大于 1mm。 1mm。 粘土砖和轻质粘土砖应用粘土火泥浆，高铝砖用高铝火泥浆砌筑。 粘土砖和轻质粘土砖应用粘土火泥浆，高铝砖用高铝火泥浆砌筑。 炉衬砖逢必须相互交错。 炉衬砖逢必须相互交错。 砌砖体必须要留有膨胀缝。 砌砖体必须要留有膨胀缝。 隔热层用硅藻土砖时必须干砌，缝隙用隔热填料填满。 隔热层用硅藻土砖时必须干砌，缝隙用隔热填料填满。 金属预埋件必须与砌砖体同时安装。 金属预埋件必须与砌砖体同时安装。 除特殊情况外重质砖不得与炉壳直接接触，以减少热损失。 除特殊情况外重质砖不得与炉壳直接接触，以减少热损失。
工业电炉的功率计算法
常用箱式和井式电阻炉的功率计算方法
1、炉膛容积确定功率：炉膛容积V和功率P之间存在如下关系。
P=K×32V其中K为系数，其选值如下：
炉温1200℃时，K取值100~150
炉温1000℃时，K取值75~100
炉温850℃时，K取值50~75
炉温650℃时，K取值35~50
如果要求快速升温或生产率高的炉子取上限值
2、控炉膛面积确定功率
炉膛内表面积S和电炉功率P关系如下；
您可以根据所用变压器的容量和要求生产能力来订合适功率的工业炉。
也可与我们的技术部门联系，我们会根据您的实际生产要求来为您设计。
中冶炉业有限公司有一批优秀工业电炉设计工程师，从事对外图纸设计工作。
如果您想自己生产工业炉而苦于无技术，请与我们联系。
我们会毫无保留地给您提供参考资料、设计图纸。
业务范围：
1.工业炉窑设计
2.温度控制系统设计
3.机电一体化设计
4.自动化控制设计
井式回火炉
煤气发生炉
箱式电阻炉
煤气发生炉技术资料。
热处理电阻炉炉体计算 ppt课件
中温炉是113mm轻质粘土砖和230mm保温砖，高温炉是 113mm轻质高铝砖、113mm轻质粘土砖和230mm保温砖
热处理电阻炉炉体计算
材料工程学院 金属材料系
电阻炉的结构设计
(三) 炉顶
炉顶结构形式主要有拱顶和平顶两种。热处理炉 大都采用拱顶。
(四) 炉门
炉门部分包括炉门洞口、炉门框和炉门。 炉门应保证炉子操作方便，炉口密封好(特别是可 控气氛炉)和减少热损失。
耐火层厚度
热处理电阻炉炉体计算
/mm
材料工程学院 金属材料系
电阻炉炉衬砌筑原则
▪ 砌砖体的尺寸为砖尺寸的整数倍（包括砖逢）。 ▪ 与电热元件接触的高铝砖Al2O3含量不低于60％，Fe2O3含量小于1.5％。 ▪ 可控气氛内壁耐火砖必须为一级品。 ▪ 灰缝：炉墙和炉底不大于2mm，炉顶不大于1.5mm，可控气氛炉不大于
热处理电阻炉炉体计算
材料工程学院 金属材料系
电阻炉的结构设计
(二) 炉底面积 工件与电热元件或工件与炉膛前、后壁之间应保持一定距离，一般为 0.1～0.15m。 常把用于布料的面积称为有效面积，它一般为炉底总面积A的70~85% 大型炉取上限。炉底宽度B与长度L之比一般应保持在2/3～l/2范围内。
- 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)。
电阻炉设计计算举例 一 设计任务为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件如下：（1） 用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火及调质处理，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：160kg/h ；（3） 工作温度：最高使用温度≤950℃；（4） 生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。
二 炉型的选择根据设计任务给出的生产特点，拟选用箱式热处理电阻炉，不通保护气氛。
三 确定炉体结构和尺寸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。
一直生率P 为160kg/h ，按表1选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率P 0为120kg/(m2.h)。
表1故可求得炉底有效面积210160 1.33m 120P F P === 由于有效面积与炉底总面积存在关系式10.75~0.85F F=,取系数上限，得炉底实际面积21 1.331.57m 0.850.85F F === 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装出料方便，取L/B=2，因此，可求得1.772L m ===B=L/2=1.772/2=0.886m根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.741m ，B=0.869m ，如图5-8所示。
3. 炉膛高度的确定按统计资料，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=0.7左右，根据标准砖尺寸，选定炉膛高度H=0.640m 。
因此，确定炉膛尺寸如下长 L=（230+2）×7+（230×1/2+2）=1741mm 宽 B=（120+2）×4+（65+2）+（40+2）×2+）（113+2）×2=869mm 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=1500mmB效=700mmH效=500mm.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113mmQN-1.0轻质粘土砖+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+113mmB级硅藻土砖。
炉顶采用113mmQN-1.0轻质粘土砖+80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+115mm膨胀珍珠岩。
炉底采用三层QN-1.0轻质粘土砖（67×3）mm+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+182mmB级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。
炉门用65mmQN-1.0轻质粘土砖+80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+65mmA及硅藻土砖。
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Cr-Mn-N耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或四块，厚20mm。
四砌体平均表面积计算砌体外廓尺寸如图5-8所示。
L外=L+2×（115+50+115）=2300mmB外=B+2×（115+50+115）=1430mmH外=H+f+（115+80+115）+67×4+50+182=640+116+310+268+50+182=1566mm 式中：f——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（1-cos30°）求得。
1.炉顶平均面积222 3.140.8691.741 1.585m 66R F L π⨯⨯=⨯=⨯=顶内22.29m F ===顶均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。
F 墙内=2LH+2BH=2H(L+B)=2×0.640×（1.741+0.869）=3.341m 2 F 墙外=2H 外 (L 外+B 外)=2×1.566×（2.300+1.430）=11.68m 226.25m F ===墙均 3.炉底平均面积F 底内=B ×L=0.869×1.741=1.51m 2 F 底外=B 外×L 外=1.430×2.300=3.36m 222.23m F ==底均五、计算炉子功率1. 根据经验公式法计算炉子功率 由式0.50.91.55t 1000P C F τ-=升安（）取式中系数()()]0.5 1.8 1.5530h /m C KW C ⎡=⋅⋅⎣，空炉升温时间假定为τ升=4h ，炉温t=950℃，炉膛内壁面积F 壁=2×（1.741×0.640）+2×（0.869×0.64）+1.741×0.869+2×3.14×0.869×60360×1.741=6.44m2 所以1.550.50.9 1.550.50.9t 950304 6.4474.110001000P C F KW τ--⎛⎫==⨯⨯⨯- ⎪⎝⎭升安（）由经验公式法计算得P 安≈75（KW ）2.根据热平衡计算炉子功率 （1）加热工件所需的热量Q 件由附表6得，工件在950℃及20℃时比热容分别为C 件2=0.636kj/（kg.℃），c 件1=0.486 kj/（kg.℃），根据式（5-1）102p c t c t kj h Q =⨯⨯⨯件件件1（-）=160（0.636950-0.48620）=95117/（2）通过炉衬的散热损失Q 散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。
根据式（1-15）1n 1ni i 1i it t Q s F λ+=-=∑散 对于炉墙散热，如果5-9所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，t ′2墙=780℃，t ′3墙=485℃，t ′4墙=60℃则耐火层s1的平均温度19507808652s t +==均℃，硅酸铝纤维层s2的平均温度2780485632.52s t +==均℃，硅藻土砖层s3的平均温度348560272.52s t +==均℃，s1、s3层炉衬的热导率由附表3得33110.290.256100.290.256108650.511/(m )s t W λ--=+⨯=+⨯⨯=⋅均℃33330.1310.23100.1310.2310272.50.194/(m )s t W λ--=+⨯=+⨯⨯=⋅均℃普通硅酸铝纤维的热导率由附表4查得，在与给定温度相差较小范围内近视认为其热导率与温度成线性关系，由ts2均=632.5℃，得20.129/(m )W λ=⋅℃当炉壳温度为60℃，室温为20℃时，由附表2经近似计算得12.11/(m )W α∑=⋅℃ ①求热流g a 2312123t t 95020q 730.4/m s 0.1150.050.1151s s 10.5110.1290.19412.11W λλλα∑--===++++++墙 ②验算交界面上的温度t 2墙、t 3墙1121s 0.115t t q 950730.4788.60.511λ=-=-⨯=墙墙℃ 222t 788.6780 1.1%t 780t --∆===，墙墙，墙∆＜5%，满足设计要求，不需要算。
2322s 0.05t t q 788.6730.4497.80.129=-=-⨯=墙墙墙℃λ333t t 497.8485 2.64%t 485--∆===，墙墙，墙 ∆＜5%，也满足设计要求，不需要算。
③验算炉壳温度t 4墙3433s 0.115t t q 497.8730.464.90.194λ=-=-⨯=墙墙墙℃70℃ 满足一般热处理电阻炉表面温升＜50℃的要求。
④计算炉墙散热损失Q 墙散 = q 墙·F 墙均 = 730.4×6.25=4562.5W 同理可以求得t 2顶 = 844.3℃，t 3顶 = 562.6℃，t 4顶=53℃，q 顶 = 485.4W/m 2 t 2底 =782.2℃，t 3底 = 568.5℃, t 4底=53.7℃，q 底 = 752.2W/m 2 炉顶通过炉衬散热Q 顶散 = q 顶·F 顶均 = 485.4 × 2.29 = 1111.6W 炉底通过炉衬散热Q 底散 = q 底·F 底均 = 572.2 × 2.23 = 1276W 整个炉体散热损失Q 散 = Q 墙散 + Q 顶散 + Q 底散 = 4562.5 + 1111.6 + 1276 = 6950.1W = 25020.4kJ/h ⑶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，根据式（5-6）443.6 5.675[()()]100100g a t T TQ F δ=⨯Φ-辐因为Tg = 950 + 273 = 1223K ，Ta = 20 +273 = 293K ，由于正常工作时炉门开启高度为炉膛高度的一半，故炉门开启面积F = B ×H 2=0.869×0.6402= 0.278m 2 炉门开启率δt = 6 60 = 0.1由于炉门开启后，辐射口为矩形，且H 2与B 之比为0.32/0.869 = 0.37，炉门开启高度与炉墙厚度之比 为0.32 0.28 = 1.14，由图1-14第1条线差得Φ = 0.7，故Q 辐= 5.675×3.6F δt Φ44[()()]100100ga T T- = 5.675×3.6×0.278×0.1×0.7×441223293[()()]100100- = 8877.75kJ/h ⑷开启炉门溢气热损失 溢气热损失由式（5-7）得Q 溢 = qv a ρa c a (,g a t t -)δt其中，qv a 由式子（5-8）得qv a = 1997B ·H 2·= 1997×0.869×0.32 = 314.1m 3/h 冷空气密度ρa = 1.29kg/m 3 ，由附表10得c a = 1.342kJ/(m 3·℃)，a t =20℃，,g t 为溢气温度，近似认为,g t = a t +23 (g a t t -) = 20 + 23(950-20) = 640℃ Q 溢 = qv a ρa c a (,g a t t -)δt⑸其他热损失其他热损失约为上述热损失之和的10%~20%，故Q 它 = 0.13(Q 件+Q 散+Q 辐+Q 溢)= 0.13×(95117+25020.4+8877.75+33713) = 23346.1kJ/h ⑹热量总支出其中Q 辅 = 0，Q 控 = 0，由式(5-10)得Q 总 = Q 件+Q 辅+Q 控+Q 散+Q 辐+Q 溢+Q 它= 95117+25020.4+8877.75+33713+23346.1=202931.2kJ/h ⑺炉子安装功率 由式（5-11） 3600KQ P =总安 其中K 为功率储备系数，本炉设计中K 取1.4，则P 安 = 1.4202931.23600⨯ = 78.9kW与标准炉子相比较，取炉子功率为75kW 。