中温井式炉课程设计.doc

1、目录1.摘要11. 设计任务12. 炉型的选择13. 确定炉体结构和尺寸14. 砌体平均表面积计算25. 计算炉子功率36. 炉子热效率计算 87. 炉子空载功率计算88. 空炉升温时间计算89.功率的分配与接线1110.电热元件材料选择及计算1111.炉子构架、炉门启闭机构和仪表图1312.炉子总图，主要零部件图及外部接线图，砌体图1313.炉子技术指标1314.编制使用说明书13一 设计任务 设计一台年生产 220 吨的井式热处理电阻炉炉子用途：碳钢、低合金钢等的淬火、退火及正火。热处理工件：中小型零件，小批量多品种，零件最大长度小于0.5m。热处理炉最高工作温度：950炉外壁最高温度：6

2、0二 炉型的选择根据设计任务给出的生产特点，拟选用中温井式电阻炉三 确定炉体结构和尺寸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由已知年生产 400 吨，作业制度为二班制生产则生产率: hkghkgP67.9130812按表 5-1 选择井式炉用于淬火时的单位面积生产率 201mkgp故可求得炉底有效面积2019.67.mPF由于有效面积与炉底总面积存在关系式 85.07.1F取系数上限 得炉底实际面积 2108.5.98.0m2.炉底直径的确定由公式 FDrF17.4.342 3.炉膛高度的确定由于加热式工件的最大长度小于 500mm，工件距炉顶和炉

3、底各约 150mm250mm则炉深 mH0.125050则炉膛高度： .4371)6( 4.炉衬材料及厚度的确定炉衬由耐火层和保温层组成，对于 950的井式炉，用一层轻质粘土砖作为耐火层，硅藻土砖及蛭石粉作保温层，在炉膛底部应干铺一层粘土砖作为炉底。对于深度较大的炉子，在耐火层与炉口砖之间应当留 1525mm 膨胀缝，炉膛底部应留有清除氧化皮的扒渣口，炉衬外有炉壳保护。综上所述，炉墙采用 113 mmQN-1.0 轻质粘土砖+80mm 密度为250mm 普通硅酸铝纤维毡 +113mmB 级硅藻土砖。3mkg炉顶采用 113mmQN-1.0 轻质粘土砖+80mm 密度为 250的普通硅酸铝纤维毡

4、+230mm 蛭石粉。3k炉底采用 QN-1.0 轻质粘土砖( )mm+50mm 密度为 250267的普通硅酸铝纤维毡+182mmB 级硅藻土砖和蛭石粉复合炉衬。3mkg炉壳用 5mm 钢板制作。4.砌体平均表面积计算mmD179062170)5801(2 外拱 角底外 hCfH36567底mDRf 157)30cos1(7)0cos1()30cos1( mh422拱 角H85648外1 炉顶平均面积2243.17.6432mDRF顶 内2 81.46顶 外2207.43.18ln.72l mF内外 内外顶 均2 炉墙平均面积 2245.30.154.32mHrF内内墙 内 6786外外墙

5、外 220.54.37ln.lmF内外 内外墙 均3 炉底平均面积 22295.0.1r内底 内 1643mF外底 外 22.95.0ln.l内外 内外底 均五、计算炉子功率根据热平衡计算炉子功率（1）加热工件所需的热量 Q 件 由附表 6 得，工件在 950及 20时比容分别为 c 件2=0.636kJ/(kg),c 件 1=0.486kJ(kg),根据式（5-1）Q 件 =p（c 2t2-c1t1）= 91.67(0.636950-0.48620)=54495.98kJ/h（2）Q 辅 = 0（3）Q 控 = 0（4）通过炉衬的散热损失 Q 散由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一数据

6、处理，为简化计算，将炉门包括在前墙内。根据式（1-15）Q 散 = nisiFt1对于炉墙散热，如旁边图所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，t2 墙 =850，t 3 墙 =450，t 4 墙 =60，则耐火层 s1的平均温度 ts1 均 =709=900，硅酸铝纤维层 s2的平均温度 ts2 均= =650,硅土砖 s3的平均温度 ts3 均 = =255，2458 26045s1、s 3层炉衬的热导率由附表 3 得1=0.294+0.21210-3ts1 均 =0.294+0.21210-3900=0.485W/(m)3=0.131+0.2310-3ts3 均 =0.131+0.2310

7、-3255=0.190W/(m)普通硅酸铝纤维的热导率由附表 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线性关系，由 ts2 均 =650,得 2=0.132W/(m)当炉壳温度为 60，室温为 20，由附表 2 经近似计算得 =12.17W/(m2)求热流q 墙 = 1st-321ag= =607.6W/m27.29.05.845.0验算交界面上的温度 t2 墙 =t1-q 墙 =950-607.6 =805.91s485.01= = =4.7%2t墙 墙墙 85.095%，满足设计要求，不需重算t3 墙 =t2 墙 - q 墙 =805.9607.6 =437.73s13

8、2.08 = = =2.7%3t墙 墙墙 4507.5%,也满足设计要求，不需重算。 验算炉壳温度 t4 墙 = t3 墙 = 437.7 607.6 =69.7s190.570满足要求。计算炉墙散热损失 Q 墙散 = q 墙 F 墙均 = 607.65.20 = 3159.52W同理可以求得t2 顶 = 847.5,t 3 顶 = 558.4,t 4 顶 = 53.8,q 顶 = 476.3W/m2t2 底 =784.1,t 3 底 = 565.5，t 4 底 =53.2，q 底 = 562.9W/m2炉顶通过炉衬散热Q 顶散 = q 顶 F 顶均 = 476.32.07 = 985.94W

9、Q 底散 = q 底 F 底均 = 562.91.11 = 624.82W 整个炉体散热损失Q 散 = Q 墙散 + Q 顶散 + Q 底散= 3159.52 + 985.94 + 624.82= 4770.28= 17173.01kJ/h(5)开启炉门的辐射损失设装出料所需时间为每小时 6 分钟，根据式子（5-6）Q 辐 = 3.65.67F( )4 ( )410Tga因为 Tg = 950 + 273 = 1223K，T a = 20 + 273 = 293K由于正常工作时，炉门开启高度为炉膛高度的一半，故炉门开启面积F = r=3.14 = 0.95 m5.02炉门开启率为 t = =

10、0.16由于炉门开启后，辐射口为圆形，且 与 r 之比为 = 2H64.050.78，炉门开启高度与炉墙厚度之比为 = 0.79，由图 1-14 第 1 条8.0线查得 = 0.7，故Q 辐 = 5.675 3.6Ft( )4 ( )41Tga= 5.675 3.60.950.10.7( )4 ( )410239= 30294.43kJ / h（6）开启炉门溢气热损失溢气热损失由式（5- 7）得Q 溢 = qVaaca（t g ta） t其中，q va 由式（5 8）得qva = 1997 B = 19970.869 2H354.0.=365.5m3/h冷空气密度 a = 1.29kg/m3,

11、由附表 10 得 ca = 1.342 kJ/(m3) ta = 20，t g 为溢气温度，近似认为 tg = ta + （t g ta）2= 20 + (950 20)3= 640Q 溢 =qvaaca（t g tg） t= 365.51.291.342（640 20）0.1= 39230.3kJ / h（7）其他热损失其他热损失为上诉热损失之和的 10%20%，故Q 它 0.13（Q 件 +Q 散 +Q 辅 + 溢 ） 0.13（54495.98+ 17173.01+ 30294.43 +39230.3）18355.18 kJ / h（8）热量总支出由式子（5 10）得Q 总 Q 件 + Q 辅 + Q 控 + Q 散 + Q 辐 + Q 溢 + Q 它 54495.98 + 17173.01+ 30294.43 + 39230.3 + 16294.95 157488.67 KJ/h(9) 炉子安装功率由式（5 11）P 安 360QaK其中 K 为功率储备系数，本炉设计中 K 取 1.4，则