箱式电阻炉课程设计.docx

一、设计任务书
题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉；
生产能力：160kg/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
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650℃，不通保护气氛。
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160kg/h，按照教材表5-1选择箱式炉用于退火和回火时的单位面积生产率p0为
100kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积：
F1=PP0=160100=1.6m2
由于有效面积与炉底总面积存在关系式F1F=0.60~0.85，取系数上限，得炉底实际面积：
F=F10.85=1.60.85=1.88m2
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LB=2，因此，可求得：
L=F0.5=1.880.5=1.94m
B=L2=1.942=0.97m
根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.970m，B=0.978m，如总图所示。
3.炉膛高度的确定
按照统计资料，炉膛高度H与宽度B之比HB通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取HB=0.654m。
因此，确定炉膛尺寸如下：
长L=230+2×8+230×12+2=1970m
宽B=120+2×4+65+2×2+40+2×3+113+2×2=978mm
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=1700mm
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-0.8轻质粘土砖，+80mm密度为250kgm3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250kgm3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67×3mm，+50mm密度为250kgm3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250kgm3的普通硅酸铝纤维毡，+65mmA级硅藻土砖。
炉底隔砖采用重质粘土砖（NZ-35），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，分三块或者四块，厚20mm。
四、砌体平均表面积计算
砌体外廓尺寸如下：
L外=L+2×115+80+115=2590mm
B外=B+2×115+80+115=1590mm
H外=H+f+115+80+115+67×4+50+182=1441mm
试中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f=131.052。
1.炉顶平均面积
F顶内=2πR6×L=2×3.14×0.9786×1.97=2.017m2
F顶外=B外×L外=1.590×2.590=4.1181m2
F顶均=F顶内×F顶外=2.017×4.1181=2.882m2
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=2HL+B
=2×0.640×(1.97+0.978)
=3.77m2
F墙外=2H外L外+B外
=2×1.441×2.59+1.590
=12.05m2
F墙均=F墙内×F墙外
=3.77×12.05
=6.74m2
3.炉底平均面积
F底内=B×L=0.978×1.97=1.93m2
F底外=B外×L外=1.590×2.590=4.12m2
F底均=F底内×F底外=1.93×4.12=2.8m2
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（8.5）
P安=KF0.9t10001.55
取式中系数K为保温系数，取值为11，炉温t=650℃，炉膛面积
F避=2×1.97×0.640+2×0.978×0.640+1.97×0.978+2×3.14×0.978×60°360°×1.97
=5.7m2
所以
P安=KF0.9t10001.55
=11×5.70.9×65010001.55
=27kW
由经验公式法计算得P安≈30kW
2.根据热平衡计算炉子功率
（1）加热工件所需的热量Q件
由资料附表得，工件在650℃及20℃时比热容分别为c件2=1.051kJkg∙℃，c件1=0.486kJkg∙℃，根据式(5-1)
Q件=pc件2t1-c件1t0
=160×1.051×650-0.486×20
=107748.