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1、(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计一、设计任务书一、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，最高使用温度三、确定炉体结构及尺寸三、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 51 选择
2、箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率 p0为120 kg/（m2h)，故可求得炉底有效面积：，不通保护气氛.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3。炉膛高度的确定按照统计资料，炉膛高度 与宽度 之比因此，确定炉膛尺寸如下:通常在,如总图所示。之间，根据炉子工作条件，取。(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计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
3、墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构,即为的普通硅酸铝纤维毡，炉顶采用珠岩 。炉底采用三层轻质粘土砖,密度为的普通硅酸铝纤维毡，轻质粘土砖，级硅藻土砖.密度为的普通硅酸铝纤维毡，膨胀珍轻质粘土砖,密度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炉底板材料选用四、砌体平均表面积计算四、砌体平均表面积计算砌体外廓尺寸如下:,电热元件搁砖选用重质高铝砖。耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或者四块，厚.试中拱顶高度,此炉子采用 60标准拱顶，取拱弧半径1.炉顶平均面积,则 f 可由求得.(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计2。炉墙平
4、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。3。炉底平均面积五、计算炉子功率五、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,空炉升温时间假定为,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教材附表 6 得,工件在及时比热容分别为，根据(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计式（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,将炉门包括在前墙内。根据式对于炉墙散热， 如图则耐火层 的平均温度所示， 首先假定界面上的温度及炉壳温度，,，硅酸铝纤维层 的平均
5、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范围内近似认为其热导率与温度成直线关系，由当炉壳温度为，得，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求热流(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计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。验算炉壳温度满足一般热处理电阻炉表面升温计算炉墙散热损失的要求.II.炉顶的散热损失和炉墙散热损失同理,首先假定界面上的温度及炉顶壳的温度，耐火层 的平均温度珠岩层 的平均温度。，硅酸铝纤维层 的平均温度，。则：
6、，膨胀珍层炉衬的热导率由教材附表 3 得:普通硅酸铝纤维的热导率由教材附表 4 查得，当炉壳温度为，室温为。时，。是，由教材附表 2 可查得炉壳表面对空气的综合传热系数(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计求热流验算交界面上的温度，满足设计要求，不需要重新估算.验算炉壳温度满足一般热处理电阻炉表面升温要求.计算炉顶的散热损失III。炉底的散热损失假定各层界面的温度及炉底温度，耐火层 的平均温度层 的平均温度.，。则,硅藻土砖，硅酸铝纤维层 的平均温度层炉衬的热导率同样可由教材附表 3 得普通硅酸铝纤维的热导率同样可由教材附表 4 由插入法得当炉壳温度为，室温为是，由教材附表 2 可得.。(完
7、整 word 版)箱式电阻炉课程设计求热流验算交界面上的温度，满足设计要求，不需要重新估算。满足设计要求，不需要重新估算。验算炉壳温度满足一般热处理电阻炉表面升温要求。计算炉底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，根据教材式(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计因为炉门开启面积，,由于正常工作是，炉门开启高度为炉膛高度一半，故，炉门开启率与 之比为。，炉门开启高度与炉墙厚度之比为，故由于炉门开启后，辐射口为矩形 ,且，由教材图 114 第一条线查得孔口遮蔽系数（4）开启炉门溢气热损失溢气热损失由教材式得式中，由教材式得冷空气密度（5）其他热损失
8、，由教材附表 10 得， 为溢气温度,近似认为其他热损失约为上述热损失之和的(6)炉子热量总支出其中,由教材式得，故（7）炉子安装功率(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计由教材式其中， 为功率储备系数，本炉设计中 取 1.4，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(5-12）。2.在保温阶段，关闭炉门时的效率七、炉子空载功率计算八、空炉升温时间计算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，因为升温时炉底板也随炉升温，也要计算在内。1。炉墙及炉顶蓄热由教材因
9、为(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计查教材附表 3，经计算得查教材附表 3，经计算得查教材附表 3,经计算得炉顶珍珠岩按硅藻土砖近似计算，炉顶温度均按侧墙近似计算，所以得2.炉底蓄热计算炉底高铝质电热元件搁砖,近似看成重质黏土砖.炉底的复合炉衬按硅藻土计算。由于近似将重质砖和轻质砖平均温度看成相等。差教材附表 3，经计算得(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计查教材附表 3，经计算得查教材附表 3,经计算得所以得3。炉底板蓄热计算根 据 教 材 附 表6查 得和时 高 合 金 钢 的 比 热 容 分 别 为，所以有和.经计算炉底板质量因此，综上可得炉子蓄热由教材式得空炉升温时间对于一般
10、周期作业炉，其空炉升温时间在内均可，故本炉子设计符合要求。因计算蓄热时是按稳定以内。态计算的，误差大，时间偏长，实际空炉升温时间应在九、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。之间，常用为核算炉膛布置电热元件内壁表面负荷，对于周期式作业炉，内壁表面负荷应在之间.表面负荷在常用的范围之内，故符合设计要求。(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计十、电热元件材料选择及计算由最高使用温度1.图表法有教材附表 15 查得。每组元件长度2。理论计算法（1）求当炉温为时电热元件的电阻率时，电热元件温度取，电阻温度系数，由教材附表 12 查得，则，选用线状合金作电热
11、元件,接线方式采用。电热元件，总长度箱式电阻炉接线，直径。时，其表面负荷为,元件总质量在时电阻率下的电热元件电阻率为（2）确定电热元件表面功率由教材图，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教材式得取。(6）每组电热元件长度和质量每组电热元件长度由教材式得(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计每组电热元件质量由教材式得其中由教材附表 12 查得（7)电热元件总长度和总质量电热元
12、件总长度由教材式得电热元件总质量由教材式得（8）校核电热元件表面负荷,结果满足设计要求。(9）电热元件在炉膛内的布置将 6 组电热元件每组分为 4 折，布置在两侧炉墙及炉底上，则有布置电热元件的炉壁长度丝状电热元件绕成螺旋状 ,当元件温度高于，由教材表可知，螺旋节径。螺旋体圈数 N 和螺距 h 分别为按规定，在范围内满足设计要求。根据计算,选用方式接线，采用所用电热元件质量最小，成本最低。电热元件节距 h 在安装时适当调整，炉口部分增大功率。，取(完整 word 版)箱式电阻炉课程设计电热元件引出棒材料选用电热元件图（略）.，。十一、炉子构架、炉门启闭机构和仪表图（略） 。十二、炉子总图，主要零部件图及外部接线图（略)，砌体图(略）十三、炉子技术指标（标牌)额定功率：最高使用温度:相数：3工作室有效尺寸：外形尺寸：质量：十四、编制使用说明书(略）额定电压：生产率:接线方法：出厂日期: