箱式電阻爐課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)中溫箱式熱處理電阻爐；</p><p>　　爐子用途：中小型零件的熱處理；</p><p>　　材料及熱處理工藝：中碳鋼毛坯或零件的淬火、正火及調(diào)制處理；</p><p>　　生產(chǎn)率：160 kg/h；</p><

2、p>　　生產(chǎn)要求：無(wú)定型產(chǎn)品，小批量多品種，周期式成批裝料，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)；</p><p>　　要求：完整的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一份和爐子總圖一張。</p><p><b>　　二、爐型的選擇</b></p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)，擬選用中溫箱式熱處理電阻爐，最高使用溫度，不通保護(hù)氣氛。</p><p>　　三、確定爐

3、體結(jié)構(gòu)及尺寸</p><p><b>　　1.爐底面積的確定</b></p><p>　　因無(wú)定型產(chǎn)品，故不能用實(shí)際排料法確定爐底面積，只能用加熱能力指標(biāo)法。已知生產(chǎn)率p為160 kg/h，按照教材表5-1選擇箱式爐用于正火和淬火時(shí)的單位面積生產(chǎn)率p0為</p><p>　　120 kg/(m2﹒h)，故可求得爐底有效面積：</p>

4、<p>　　由于有效面積與爐底總面積存在關(guān)系式，取系數(shù)上限，得爐底實(shí)際面積：</p><p>　　2.爐底長(zhǎng)度和寬度的確定</p><p>　　由于熱處理箱式電阻爐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮出料方便，取，因此，可求得：</p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸，為便于砌磚，取，如總圖所示。</p><p><b>　　3.爐膛高度的確定&

5、lt;/b></p><p>　　按照統(tǒng)計(jì)資料，爐膛高度與寬度之比通常在之間，根據(jù)爐子工作條件，取。</p><p>　　因此，確定爐膛尺寸如下：</p><p><b>　　長(zhǎng) </b></p><p><b>　　寬 </b></p><p><b>

6、　　高 </b></p><p>　　為避免工件與爐內(nèi)壁或電熱元件擱磚相碰撞，應(yīng)使工件與爐膛內(nèi)壁之間有一定的空間，確定工作室有效尺寸為：</p><p>　　4.爐襯材料及厚度的確定</p><p>　　由于側(cè)墻、前墻及后墻的工作條件相似，采用相同爐襯結(jié)構(gòu)，即輕質(zhì)粘土磚， 密度為的普通硅酸鋁纖維氈，級(jí)硅藻土磚。</p><p>

7、　　爐頂采用輕質(zhì)粘土磚，密度為的普通硅酸鋁纖維氈，膨脹珍珠巖 。</p><p>　　爐底采用三層輕質(zhì)粘土磚，密度為的普通硅酸鋁纖維氈， 級(jí)硅藻土磚和膨脹珍珠巖復(fù)合爐襯。</p><p>　　爐門(mén)用輕質(zhì)粘土磚，密度為的普通硅酸鋁纖維氈，級(jí)硅藻土磚。</p><p>　　爐底隔磚采用重質(zhì)粘土磚，電熱元件擱磚選用重質(zhì)高鋁磚。</p><p>　　

8、爐底板材料選用耐熱鋼，根據(jù)爐底實(shí)際尺寸給出，分三塊或者四塊，厚。</p><p>　　四、砌體平均表面積計(jì)算</p><p><b>　　砌體外廓尺寸如下：</b></p><p>　　試中 ——拱頂高度，此爐子采用60°標(biāo)準(zhǔn)拱頂，取拱弧半徑，則f可由求得。</p><p><b>　　1.爐頂平均

9、面積</b></p><p><b>　　2.爐墻平均面積</b></p><p>　　爐墻面積包括側(cè)墻及前后墻，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐門(mén)包括在前墻內(nèi)。</p><p><b>　　3.爐底平均面積</b></p><p><b>　　五、計(jì)算爐子功率</b></p

10、><p>　　1.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算爐子功率</p><p><b>　　由教材式</b></p><p>　　取式中系數(shù)，空爐升溫時(shí)間假定為，爐溫，爐膛面積</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　由經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算得</b>&

11、lt;/p><p>　　2.根據(jù)熱平衡計(jì)算爐子功率</p><p>　?。?）加熱工件所需的熱量</p><p>　　由教材附表6得，工件在及時(shí)比熱容分別為，，根據(jù)式</p><p>　　 </p><p>　?。?）通過(guò)爐襯的散熱損失的熱量</p&g

12、t;<p><b>　　I.爐墻的散熱損失</b></p><p>　　由于爐子側(cè)壁和前后墻爐襯結(jié)構(gòu)相似，故作統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐門(mén)包括在前墻內(nèi)。</p><p><b>　　根據(jù)式</b></p><p>　　對(duì)于爐墻散熱，如圖所示，首先假定界面上的溫度及爐殼溫度，，，，則</p>

13、<p>　　耐火層的平均溫度，硅酸鋁纖維層的平均溫度，硅藻土磚層的平均溫度，層爐襯的導(dǎo)熱率由教材附表3得</p><p>　　。普通硅酸鋁纖維的熱導(dǎo)率由教材附表4查得，在與給定溫度相差較小范圍內(nèi)近似認(rèn)為其熱導(dǎo)率與溫度成直線(xiàn)關(guān)系，由，得</p><p>　　當(dāng)爐殼溫度為，室溫為是，由教材附表2可得爐墻外表面對(duì)車(chē)間的綜合傳熱系數(shù)</p><p><b&

14、gt;　?、偾鬅崃?</b></p><p>　?、隍?yàn)算交界面上的溫度</p><p>　　誤差，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。</p><p>　　誤差，同樣滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。</p><p><b>　?、垓?yàn)算爐殼溫度</b></p><p>　　滿(mǎn)足一般熱處理電

15、阻爐表面升溫的要求。</p><p><b>　　計(jì)算爐墻散熱損失</b></p><p>　　II.爐頂?shù)纳釗p失</p><p>　　和爐墻散熱損失同理，首先假定界面上的溫度及爐頂殼的溫度，，，。則：</p><p>　　耐火層的平均溫度 ，硅酸鋁纖維層的平均溫度，膨脹珍珠巖層的平均溫度。</p>&

16、lt;p>　　層爐襯的熱導(dǎo)率由教材附表3得：</p><p>　　普通硅酸鋁纖維的熱導(dǎo)率由教材附表4查得，時(shí)，。</p><p>　　當(dāng)爐殼溫度為，室溫為是，由教材附表2可查得爐殼表面對(duì)空氣的綜合傳熱系數(shù)。</p><p><b>　?、偾鬅崃?lt;/b></p><p>　　②驗(yàn)算交界面上的溫度</p>

17、<p>　　，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。</p><p><b>　?、垓?yàn)算爐殼溫度</b></p><p>　　滿(mǎn)足一般熱處理電阻爐表面升溫要求。</p><p>　?、苡?jì)算爐頂?shù)纳釗p失</p><p>　　III.爐底的散熱損失</p><p>　　假定各層界面的溫度及爐底溫

18、度，，，。則</p><p>　　耐火層的平均溫度，硅酸鋁纖維層的平均溫度，硅藻土磚層的平均溫度。</p><p>　　層爐襯的熱導(dǎo)率同樣可由教材附表3得</p><p>　　普通硅酸鋁纖維的熱導(dǎo)率同樣可由教材附表4由插入法得。</p><p>　　當(dāng)爐殼溫度為，室溫為是，由教材附表2可得。</p><p><b

19、>　　①求熱流</b></p><p>　?、隍?yàn)算交界面上的溫度</p><p>　　，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。</p><p>　　滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。</p><p><b>　?、垓?yàn)算爐殼溫度</b></p><p>　　滿(mǎn)足一般熱處理電阻爐表面升溫要求。&

20、lt;/p><p><b>　?、苡?jì)算爐底散熱損失</b></p><p><b>　　整個(gè)爐體散熱損失</b></p><p>　　（3）開(kāi)啟爐門(mén)的輻射熱損失</p><p>　　設(shè)裝出料所需時(shí)間為每小時(shí)6分鐘，根據(jù)教材式</p><p>　　因?yàn)?，，由于正常工作是，爐門(mén)開(kāi)啟高

21、度為爐膛高度一半，故爐門(mén)開(kāi)啟面積，爐門(mén)開(kāi)啟率。</p><p>　　由于爐門(mén)開(kāi)啟后，輻射口為矩形，且與之比為，爐門(mén)開(kāi)啟高度與爐墻厚度之比為，由教材圖1-14第一條線(xiàn)查得孔口遮蔽系數(shù)，故</p><p>　?。?）開(kāi)啟爐門(mén)溢氣熱損失</p><p>　　溢氣熱損失由教材式得</p><p><b>　　式中，由教材式得</b&g

22、t;</p><p>　　冷空氣密度，由教材附表10得，為溢氣溫度，近似認(rèn)為</p><p><b>　　(5)其他熱損失</b></p><p>　　其他熱損失約為上述熱損失之和的，故</p><p>　　(6)爐子熱量總支出</p><p><b>　　其中，由教材式得</b&

23、gt;</p><p><b>　?。?）爐子安裝功率</b></p><p><b>　　由教材式</b></p><p>　　其中，為功率儲(chǔ)備系數(shù)，本爐設(shè)計(jì)中取1.4，則</p><p>　　與標(biāo)準(zhǔn)爐子相比較，取爐子功率為。</p><p><b>　　六、爐子

24、熱效率計(jì)算</b></p><p>　　1.正常工作時(shí)的效率</p><p>　　由教材式（5-12）</p><p>　　2.在保溫階段，關(guān)閉爐門(mén)時(shí)的效率</p><p>　　七、爐子空載功率計(jì)算</p><p>　　八、空爐升溫時(shí)間計(jì)算</p><p>　　由于所設(shè)計(jì)爐子的耐火層

25、結(jié)構(gòu)相似，而保溫層蓄熱較少，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐子側(cè)墻、前后墻及爐頂按相同數(shù)據(jù)計(jì)算，爐底由于砌磚方法不同，進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，因?yàn)樯郎貢r(shí)爐底板也隨爐升溫，也要計(jì)算在內(nèi)。</p><p><b>　　1.爐墻及爐頂蓄熱</b></p><p><b>　　由教材</b></p><p><b>　　因?yàn)?lt;/b>&

26、lt;/p><p>　　查教材附表3，經(jīng)計(jì)算得</p><p>　　查教材附表3，經(jīng)計(jì)算得</p><p>　　查教材附表3，經(jīng)計(jì)算得</p><p>　　爐頂珍珠巖按硅藻土磚近似計(jì)算，爐頂溫度均按側(cè)墻近似計(jì)算，所以得</p><p><b>　　2.爐底蓄熱計(jì)算</b></p><

27、;p>　　爐底高鋁質(zhì)電熱元件擱磚，近似看成重質(zhì)黏土磚。爐底的復(fù)合爐襯按硅藻土計(jì)算。</p><p><b>　　由于</b></p><p>　　近似將重質(zhì)磚和輕質(zhì)磚平均溫度看成相等。</p><p>　　差教材附表3，經(jīng)計(jì)算得</p><p>　　查教材附表3，經(jīng)計(jì)算得</p><p>　

28、　查教材附表3，經(jīng)計(jì)算得</p><p><b>　　所以得</b></p><p><b>　　3.爐底板蓄熱計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)教材附表6查得和時(shí)高合金鋼的比熱容分別為和。經(jīng)計(jì)算爐底板質(zhì)量，所以有</p><p>　　因此，綜上可得爐子蓄熱</p><p&g

29、t;　　由教材式得空爐升溫時(shí)間</p><p>　　對(duì)于一般周期作業(yè)爐，其空爐升溫時(shí)間在內(nèi)均可，故本爐子設(shè)計(jì)符合要求。因計(jì)算蓄熱時(shí)是按穩(wěn)定態(tài)計(jì)算的，誤差大，時(shí)間偏長(zhǎng)，實(shí)際空爐升溫時(shí)間應(yīng)在以?xún)?nèi)。</p><p>　　九、功率的分配與接線(xiàn)</p><p>　　功率均勻分布在爐膛兩側(cè)及爐底，組成或接線(xiàn)。供電電壓為車(chē)間動(dòng)力電網(wǎng)。</p><p>　　

30、核算爐膛布置電熱元件內(nèi)壁表面負(fù)荷，對(duì)于周期式作業(yè)爐，內(nèi)壁表面負(fù)荷應(yīng)在之間，常用為之間。</p><p>　　表面負(fù)荷在常用的范圍之內(nèi)，故符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　十、電熱元件材料選擇及計(jì)算</p><p>　　由最高使用溫度，選用線(xiàn)狀合金作電熱元件，接線(xiàn)方式采用。</p><p><b>　　1.圖表法</b>

31、</p><p>　　有教材附表15查得電熱元件，箱式電阻爐接線(xiàn)，直徑時(shí)，其表面負(fù)荷為。每組元件長(zhǎng)度，總長(zhǎng)度，元件總質(zhì)量。</p><p><b>　　2.理論計(jì)算法</b></p><p>　?。?）求時(shí)電熱元件的電阻率</p><p>　　當(dāng)爐溫為時(shí)，電熱元件溫度取，由教材附表12查得在時(shí)電阻率，電阻溫度系數(shù)，則下的

32、電熱元件電阻率為</p><p>　?。?）確定電熱元件表面功率</p><p>　　由教材圖，根據(jù)本爐子電熱元件工作條件取。</p><p>　　(3)每組電熱元件功率</p><p>　　由于采用接法，即兩組電熱元件并聯(lián)后再接成的三相雙星形接法，每組電熱元件功率</p><p>　　（4）每組電熱元件端電壓<

33、;/p><p>　　由于采用接法，車(chē)間動(dòng)力電網(wǎng)端電壓為，故每組電熱元件端電壓即為每相電壓</p><p><b>　?。?）電熱元件直徑</b></p><p>　　線(xiàn)狀電熱元件直徑由教材式得</p><p><b>　　取。</b></p><p>　?。?）每組電熱元件長(zhǎng)度和

34、質(zhì)量</p><p>　　每組電熱元件長(zhǎng)度由教材式得</p><p>　　每組電熱元件質(zhì)量由教材式得</p><p>　　其中由教材附表12查得</p><p>　?。?）電熱元件總長(zhǎng)度和總質(zhì)量</p><p>　　電熱元件總長(zhǎng)度由教材式得</p><p>　　電熱元件總質(zhì)量由教材式得</

35、p><p>　?。?）校核電熱元件表面負(fù)荷</p><p>　　，結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　?。?）電熱元件在爐膛內(nèi)的布置</p><p>　　將6組電熱元件每組分為4折，布置在兩側(cè)爐墻及爐底上，則有</p><p>　　布置電熱元件的爐壁長(zhǎng)度</p><p>　　絲狀電熱元件繞成螺旋狀

36、，當(dāng)元件溫度高于，由教材表可知，螺旋節(jié)徑，取。螺旋體圈數(shù)N和螺距h分別為</p><p>　　按規(guī)定，在范圍內(nèi)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　根據(jù)計(jì)算，選用方式接線(xiàn)，采用所用電熱元件質(zhì)量最小，成本最低。</p><p>　　電熱元件節(jié)距h在安裝時(shí)適當(dāng)調(diào)整，爐口部分增大功率。</p><p>　　電熱元件引出棒材料選用，。</p>

37、;<p><b>　　電熱元件圖（略）。</b></p><p>　　十一、爐子構(gòu)架、爐門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)和儀表圖（略）。</p><p>　　十二、爐子總圖，主要零部件圖及外部接線(xiàn)圖（略），砌體圖（略）</p><p>　　十三、爐子技術(shù)指標(biāo)（標(biāo)牌）</p><p>　　十四、編制使用說(shuō)明書(shū)（略）</p&g