-.z一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)中溫箱式熱處理電阻爐；生產(chǎn)能力：160kg/h；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)；要求：完整的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一份和爐子總圖一*。二、爐型的選擇根據(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650℃三、確定爐體構(gòu)造及尺寸1.爐底面積確實(shí)定因無(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。生產(chǎn)率p為160kg/h，按照教材表5-1選擇箱式爐用于退火和回火時(shí)的單位面積生產(chǎn)率p0為100kg/(m2﹒h)，故可求得爐底有效面積：F由于有效面積與爐底總面積存在關(guān)系式F1FF=2.爐底長(zhǎng)度和寬度確實(shí)定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LB=2L=B=根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸，為便于砌磚，取L=1.970m，3.爐膛高度確實(shí)定按照統(tǒng)計(jì)資料，爐膛高度H與寬度B之比HB通常在0.5~0.9之間，根據(jù)爐子工作條件，取H因此，確定爐膛尺寸如下：長(zhǎng)L=寬B=高H=為防止工件與爐內(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：LBH4.爐襯材料及厚度確實(shí)定由于側(cè)墻、前墻及后墻的工作條件相似，采用一樣爐襯構(gòu)造，即113mmQN-0.8輕質(zhì)粘土磚，+80mm密度為250kg爐頂采用113mmQN-1.0輕質(zhì)粘土磚，+80mm密度為250kg爐底采用三層QN-1.0輕質(zhì)粘土磚67×3mm，+50mm爐門用65mmQN-1.0輕質(zhì)粘土磚，+80mm密度為250kg爐底隔磚采用重質(zhì)粘土磚（NZ-爐底板材料選用Cr-Mn-四、砌體平均外表積計(jì)算砌體外廓尺寸如下：LBH試中f——拱頂高度，此爐子采用60°標(biāo)準(zhǔn)拱頂，取拱弧半徑R=B，則f可由f=R(1-cos30°1.爐頂平均面積FFF2.爐墻平均面積爐墻面積包括側(cè)墻及前后墻，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐門包括在前墻內(nèi)。F=2=3.77F=2=12.05F==6.743.爐底平均面積FFF五、計(jì)算爐子功率1.根據(jù)經(jīng)歷公式法計(jì)算爐子功率由教材式（P取式中系數(shù)K為保溫系數(shù)，取值為11，爐溫t=650℃F=5.7所以P=11=27kW由經(jīng)歷公式法計(jì)算得P2.根據(jù)熱平衡計(jì)算爐子功率〔1〕加熱工件所需的熱量Q由資料附表得，工件在650℃及20℃時(shí)比熱容分別為c件2=1.051Q=160=107748.8〔2〕通過(guò)爐襯的散熱損失的熱量Q=1\*ROMANI.爐墻的散熱損失由于爐子側(cè)壁和前后墻爐襯構(gòu)造相似，故作統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐門包括在前墻內(nèi)。根據(jù)式Q對(duì)于爐墻散熱，如圖1-1所示，首先假定界面上的溫度及爐殼溫度，t2墻‘=540耐火層s1的平均溫度ts1均=650+5402=595℃，硅酸鋁纖維層s2的平均溫度ts2均λ=0.442λ=0.160W（m?℃）。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λ當(dāng)爐殼溫度為60℃，室溫為20℃=1\*GB3①求熱流q墻=t==417.5=2\*GB3②驗(yàn)算交界面上的溫度t2墻和t誤差?<5%t?誤差?<5%=3\*GB3③驗(yàn)算爐殼溫度t4墻t滿足一般熱處理電阻爐外表升溫<50計(jì)算爐墻散熱損失Q=2\*ROMANII.爐頂?shù)纳釗p失和爐墻散熱損失同理：tttQ=3\*ROMANIII.爐底的散熱損失tttQ整個(gè)爐體散熱損失Q=2813.95+742.4+866.32=4422.67W=15922〔3〕開(kāi)啟爐門的輻射熱損失設(shè)裝出料所需時(shí)間為每小時(shí)6分鐘，根據(jù)Q因?yàn)門g=650+273=923K，Ta=20+273=293K，由于正常工作是，爐門開(kāi)啟高度為爐膛高度一半，故爐門開(kāi)啟面積由于爐門開(kāi)啟后，輻射口為矩形，且H2與B之比為0.3200.978=0.33，爐門開(kāi)啟高度與爐墻厚度之比為0.320.316=1.01Q=5.660=3246.6〔4〕開(kāi)啟爐門溢氣熱損失溢氣熱損失由公式得Q式中，冷空氣密度ρa(bǔ)=1.29kgm3，由tQ=353.5=13062.1(5)其他熱損失其他熱損失約為上述熱損失之和的10%~20%，故Q=0.13=18197.335(6)爐子熱量總支出其中Q輔=0，Q=107748.8+15922+3246.6+13062.1+18197.335=158176.835〔7〕爐子安裝功率由教材式（P其中，K為功率儲(chǔ)藏系數(shù)，本爐設(shè)計(jì)中K取1.3，則P與標(biāo)準(zhǔn)爐子相比較，取爐子功率為60kW。六、爐子熱效率計(jì)算1.正常工作時(shí)的效率由教材式〔8.18〕η2.在保溫階段，關(guān)閉爐門時(shí)的效率η七、爐子空載功率計(jì)算P八、功率的分配與接線60kW功率均勻分布在爐膛兩側(cè)及爐底，組成Y、?或YY、核算爐膛布置電熱元件內(nèi)壁外表負(fù)荷，對(duì)于周期式作業(yè)爐，內(nèi)壁外表負(fù)荷應(yīng)在15~35kWm2FW=外表負(fù)荷在常用的*圍15~25kW九、電熱元件材料選擇及計(jì)算由最高使用溫度650℃，選用線狀0Cr25Al5合金作電熱元件，接線方式采用YY1.圖表法有教材表96查得0Cr25Al5電熱元件，60kW箱式電阻爐YY接線，直徑d=4.5mm時(shí)，其外表負(fù)荷為1.39Wcm2。每組元件長(zhǎng)度L組=50.1m2.理論計(jì)算法〔1〕求650℃時(shí)電熱元件的電阻率當(dāng)爐溫為650℃時(shí)，電熱元件溫度取1100℃，由資料附表12查得0Cr25Al5在20℃時(shí)電阻率ρ20=1.40Ω?〔2〕確定電熱元件外表功率根據(jù)本爐子電熱元件工作條件取W允(3)每組電熱元件功率由于采用YY接法，即兩組電熱元件并聯(lián)后再接成Y的三相雙星形接法，每組電熱元件功率P〔4〕每組電熱元件端電壓由于采用YY接法，車間動(dòng)力電網(wǎng)端電壓為380V，故每組電熱元件端電壓即為每相電壓U〔5〕電熱元件直徑線狀電熱元件直徑由公式得d=34.3取d=4.5mm。〔6〕每組電熱元件長(zhǎng)度和質(zhì)量每組電熱元件長(zhǎng)度得L每組電熱元件質(zhì)量得G其中ρM由附表查得〔7〕電熱元件總長(zhǎng)度和總質(zhì)量電熱元件總長(zhǎng)度得L電熱元件總質(zhì)量得G〔8〕校核電熱元件外表負(fù)荷WW實(shí)〔9〕電熱元件在爐膛內(nèi)的布置將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L布置電熱元件的爐壁長(zhǎng)度L絲狀電熱元件繞成螺旋狀，當(dāng)元件溫度高于1000℃，螺旋節(jié)徑D=4~6d，取D=6d=27mm。螺旋體圈數(shù)NN=h=h按規(guī)定，hd在2~4*根據(jù)計(jì)算，選用YY方式接線，采用d=4.5mm所用電熱元件質(zhì)量最小，本錢最低。電熱元件節(jié)距h在安裝時(shí)適當(dāng)調(diào)整，爐口局部增大功率。電熱元件引出棒材料選用1Cr18Ni9T