箱式电阻炉课程设计报告.docx

-X设廿任务节Ji目：设廿一台中温箱衣热处理电阻炉；炉子用途:中小里零件的热处理;林科及热处理工艺：中碳刖毛坯或零件的淬火、正火及嗚制处理；生产率:160kg/h；生产要求：无定型严品，小批量多品种，周期氏成批装料，长时间连续生产；要求：完整的设itit算书一卅和炉子总图一。二. 炉型的览择根据生产特自，抜选用中温箱貳热处理电臥炉，最高便用温度，不通保护气氛。三. 爾定炉体结构及尺寸1 炉底面枳的优定因无定型产品,故不能用实际排科法确定炉疫面8L只能用加热能力指标法。已知生产 率p为160k°/h,按照教林表51选择箱式炉用于正火柯淬火时的单位而枳生产率価为 120kg/(m2. h),故可求得炉底有效面枳：F由干有效面枳与炉駐总面枳存在关系5 VF =0-75-0.85 ,取系数上限，得炉竈实麻 面枳：2炉底长度和宽度的确定由于热处理箱式电朋炉设廿时应考虑岀料方便，取% = 2 ,因此，可求得：根据标准砖尺寸，为便于期砖，取，如忠图所示。3炉膛高度的忧定按照统廿资料，炉E$高度与宽度之比h/b通常在之间，根据炉子工作条件，取=0. 640mO因此，确定炉腔尺寸如下:为就免工件与炉壁或电热元件厠砖曲耐撞，应使工件与炉腔壁之间有一定的空冋，确定 工作室有效尺寸为：Lr = 1500 mmB若=700 mmH葢=500 mm4.炉甘林料及卑度的确定由于W墙、前墙员后墙的工作条件柑KL采用HI间炉衬结构，即轻喷粘土传，+8° mm密 度为的普通徒胶餡纤维魁，+H3mm B级徒潦土话。炉硕采用113 mmQN 11.0轻厦粘土话，+80 mm密厦力的普通研矗餡纤细范， +115 mm働胀珍珠岩。炉JK采用三层轻质粘土话 +5° mrn密度为的普通fitKffl纤维毡，+182 mm B级砖演 土话和IT胀殄珠岩复合炉衬。炉门用65 mmQN 11.0轻质粘土话，+80 mm密度为的普通徒黴钳纤维范， +85 mm A级麻潭土话。YNZI35炉底隔砖采用車质粘土话，电热元件搁砖选用車质高用砖。炉KSHW选用耐热用，根据炉底实际尺寸给岀，分三块或者皿块，HoEh砌休平均表面秋廿算81体外騙尺寸咖下：L=L+ 2x(115 + 80+115) = 2360 mmB外=B+ 2xYri5+80 + T15Y = 1490 mmHx = H + f+ (115 + 80 + 115)+67x4+ 50 + 182 = 1566 mm I来得。试中一执顶高度，此炉子采用60°标准#Hit取#半6, if ol由1炉顶平均面枳2 炉壻平均面稅炉墙面枳墙及前后墙，为简化廿算，将炉门包牯在前瑪。= 3.341 m2= 12.058 m2= 6.347 m23 炉底平均面枳五、廿算炉子助率1.根摇经验公直法廿算炉子功率由9HA,空炉升富时间假定取式中系数为呼=4h ,炉温t = 95OI ,炉膛而枳= 6.440 m2lO.b= 74.1 kW由经验公iUit算得P|25 kW2根据热平j it算炉子助率(1 ) IM热工件所需的热量由教林用表6得，工件在及时比热容分别为=160 X (0.548 X 950 I 0.486 X 20)= 81740.8 k,/h(2)通过炉衬的股热损失的热量$I炉墙的歆热损失由于炉子側堕相前后旖炉衬结构1做，枚作筑一数据处理，为简化it算，将炉门包括在 前取根据式对于炉墙Si热，如图所示，首先假定界面上的温度及炉克温度，七2口=8001上3口 =4501 , |耐火层的平啊度匹的平均富度，层炉村的导热率由教林附表3得=0=0O普通研酸用纤维的热导率由教M附表4查得，在与给定温度相差较小围近似认为其热 导率与温度应頁线关系，由= 6251，得当炉克温度为，室温为是，由教材附表2可得炉嬌外表面对车间的媒合传热系数 求热渝= 600.06 W厶三 驴算交界面上的温度误差 ,满足设廿娶求，不需要車新估算。俣差 ，间样満足设itl$,不需要亜新估算。 验算炉克温度满足一般热处卑电讯炉表面升温 的要求。计算炉墙放热损失II 炉烦的做热损失和炉瑪股热损失间理，首先假定界面上的温度及炉顶克的温度，t? 口 =8401 ,上3口 =5601 >o耐火层的平均温度,KKffl纤维层$2的平均温度胀殄珠岩层的平均温度o层炉衬的热导率由教材附表3得：2 =0.294 + 0.212 X 10lstsl = 0. 294 + 0.212 x 895 X 10,3 = 0.484 w普通纤维的热导率由atnfl表4查得，时，。当炉克温度为，室温为是，由教材附表2可査得炉克表面对空气的综台传热系数 求热流=472106 w/评验第交界面上的温厦,满足设il要求，不需liili估算。驴算炉克温度満足一般热佻理电瞅炉表面升温要求。 计算炉頂的散热损失ill 炉眶的散热损失假定各层界面的温度及炉则度，t陌=7501 , t35 = 550 I门4才531。呱耐火层旳的平均温度,麻酸钳纤维层$2的平均温度6S±H层旳的平fiig层炉衬的热导率同样可由教林附表3得右=0.131+0.230 X 10l£ts3 = 0.200普通纤樂的热导率间样可由教林附表4由捕入法得。当炉壳温.度为，室温为是，由教M附表2可得谏热流 验算交界面上的温度,满足设it要求，不需要車新估算。满足设廿要求,不需更璽新估So 骏算炉克富度満足一般热业理电瞅炉表而升温要求。 it算炉庭散热擾失整个炉体股热損失= 3808.58 + 1114.06 + 1206.8= 6129.44 W=22066 k,/h(3) 开启炉门的辐射热损失设芸出科所需时同为毎小时6分th根摇8WS因为耳=950 + 273"223 K ,卩=20 + 273 = 293 K ,由干正常工作是，炉门开 启高度为炉膛高度一半，松炉门开启面枳，炉门开启率5t = 6/60 = O-1 o由于炉门开启后，辐射口力矩形，且%与之比力"2%869="7 ,炉门开启高度 与炉墙犀度之比0,32/o.31 = 1-03 ,由教M图114第一条线查得孔口進蔽系数 ，改= 8865.1 k,/h(4) 开启炉口盘气热损失的气热损失由教Mit 得冷空气密= 1-29呵曲,由教M附表10得 为逼气温度，jfiWU为(5) 其他热损失貝他热损失约力上述热损失之和的，故= 0.13 X (81740.8 + 22066 + 8865.1 +32658.2)=18892.9 k,/h(6) 炉子热量总支出貝中,由教林式 得= 81740.8 + 22066+8865.1 + 32658.2 + 18892.9=164223.02 k/h(7) 炉子安装功率由 asst只中，为功率储备系数，本炉设it中取14,则与标准炉子H1比较，取炉子功率力75kW。 穴、炉子热效率it算1 正常工作时的效率由教材貳(5-12)Q牛8- = 81740,23.02 =49.77%2在保温阶段，关冈炉门时的效率七、炉子空我功率廿算八、空炉升富时间廿算由干所设it炉子的耐火层结构柑似，而保温层蓄热较少，为简化廿算，将炉子侧墙、前 后墙及炉顶按柑冋数据廿算，炉底由干伽砖方袪不冋，进行单狼it算，因为开温时炉底极也 I®炉升温，也要it算在。1 炉瑪及炉顶蓄热V# = 0.97 X(1. 741 + 0. 276) X 0.115 = 0.225 m3V孑=1.071x(1.741 + 0.276) X 0.08 = O 172 m3由教林因为查教林附表3,经it HR直教林附表3.经it算得炉頂盼珠岩按近做廿算，炉顶温度均按側瑪近laitS,所以得+ (0.279 + 0.212+0.173) X 0.25 X 103 X 0.98 X (618.7 120)+ (0.401 + 0.414 + 0.404) X 0.55 X 103 X 0.90 X (249.6120) = 901441.3 kJ2炉底蓄热廿算炉疲高出质电热元件搁话，近1看应亜质站土传。炉頤的貝合炉衬按飪演土计算。x 1.741= 0.165 m3X (2.360 10.113)X 0.065 =0.274 m3Vf = 2.360 X 1.490x0.05 = 0.176 m3Vg =2.360 X 1.490x0.180 = 0.633m3近itt将1质传和轻质砖平均温度看应柑等。 差SMH表3,经廿算得查教林附表3,经廿算得c§ =0.814 0.28 X 10Xti = 0.81+ 0.2 8X10X 635.3 = 0.99 町查教林附表3,经廿算得QJ =0.165 X 2.1 X 103 XI 07X(842.3 I+0.274 X 1.0 x 103 X 1.06 X (842.3 I 20)+0.176 X 0.25 x 103 X 0.99 X (635.3 I 20)+0.633 x 0.5 x 103 x 0.92 X (300.4 I 20)= 652117 kJ3炉底板蓄热it算根据教林附表6查得和时高合金刑的比热容分别为 和 。经廿算炉婕极质量 G = 238 kg ,所以有因此，综上可得炉子蓄热由教林灵 得空炉升温时冋360化Th1734240.83600 X 75对干一般周期作业炉，貝空炉开温时间在？8h均可，故本炉子设廿符合10因it算蓄热时是按稳定态it算的，误差大，时间偏长，实际空炉廿温时间应在4h tto九、功率的分配与接裁功率均匀分布在炉膛两IW及炉皿，组成或接线。供电电圧为车间动力电网。核算炉腔布置电热元件壁表面负荷，对干周期貳作业炉，堡表面负荷应在1535 kU7ms 之间，常用为2025 kW/m22Bo表而负荷在常用的围2°虫5 kW/m2 ,故符合设廿要求。十、电热元件材料选择及计算由最高便用富度，选用线狀合金作电热元件，接线方氏采用。1.图表法有教林阳表15查得电热元件，75kW箱衣电皿炉接线，ggd = 5mm 具表面负 荷ft 1158 WZ:m20毎组元件长度口= 50.5m ,总长j|La =303.0 m ,元件总质量 =42.3 kg。2.8 ft it算法(1 )求时电热元件的电阻率久P2o = 1.4O Q,mm当炉富为时，电热元件温度取，由aH ffl表12查得在时电讯率，电朋温度系数，则下的电热元件电P0率为pt = p20(l+at) = 1.40X (1 + 4X 10,5 X 1100)=(2) 确定电热元件表而0率由教删，禺据本炉子电热元件工作条件取允""'忆昭。(3) 毎组电热元件功率由干采用接法，即两组电热元件并联后再接应的三«1双星接法，甸组电热元件【力率(4) 毎组电热元件端电压由干采用接法，车间劝力电网端电压为380 V,故毎组电热元件端电压即为毎松电压(5) 电热元件宜径线状电热元件胃径由教MX 得d = 34. 3訓W允厂34. 52 X 1. A%?。" 1 飞）=取d = 5mm 0(6) 毎组电热元件长度和质量毎纽电热元件长度由教材氏 得毎纽电热元件頤量由9HS 得其中如由教材IB表12查得九=7.1 g/cm3(7) 电热元件总长度和总质I电热元件总长度由a»u 得电热元件总质量由9IK 得(8) 校核电热元杵表面负荷,结果満足设it要求。(9) 电热元件在炉腔的布置將6组电热元件毎组分为4折，布置在两績炉惰及炉K±,I有布置电热元件的炉壁长度丝状电热元件绕应媒陡状,当元件温度高于，由教林表可知，螺旋节径,取D = 6d=30mm o嗓旋圈数N和嗓阪11分别为按规定，h/d在围满足设廿耍求。根据计算，选用方直接裁，采用d = 5mm所用电热元件质量最小，成本最低。 电热元件节距h在安装时适当阖整，炉口部分增大功率。I = 12 mm, L = 500 mm电热元件引岀UMH选用，o电热元件图（路）o十一、炉子构架、炉门启用M构和仪表图（略）。十二、炉子总图，主要零跚件图及外跚接找图（昭），胡It图（略） 十三、炉子技木指标（标牌）额定助率：額定电压：最高便用温度：生产率：相数：3接找方法：工作室有效尺寸：1500 X 700 X 500外形尺寸:质量：出日期：十四、编制便用说明书（略）