1、-. 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；爐子用途：中小型零件的熱處理；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；生產(chǎn)率：160 kg/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 QUOTE ，不通保護(hù)氣氛。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120 kg/(m2h

2、)，故可求得爐底有效面積：由于有效面積與爐底總面積存在關(guān)系式 QUOTE ，取系數(shù)上限，得爐底實(shí)際面積：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 QUOTE ，因此，可求得：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸，為便于砌磚，取，如總圖所示。3.爐膛高度確實(shí)定按照統(tǒng)計(jì)資料，爐膛高度與寬度之比 QUOTE 通常在 QUOTE之間，根據(jù)爐子工作條件，取 QUOTE 。因此，確定爐膛尺寸如下：長(zhǎng) QUOTE 寬 QUOTE 高 QUOTE 為防止工件與爐壁或電熱元件擱磚相碰撞，應(yīng)使工件與爐膛壁之間有一定的空間，確定工作室有效尺寸為：4.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

3、一樣爐襯構(gòu)造，即輕質(zhì)粘土磚， QUOTE 密度為的普通硅酸鋁纖維氈， QUOTE 級(jí)硅藻土磚。爐頂采用 QUOTE 輕質(zhì)粘土磚， QUOTE 密度為的普通硅酸鋁纖維氈， QUOTE 膨脹珍珠巖。爐底采用三層輕質(zhì)粘土磚 QUOTE ， QUOTE 密度為的普通硅酸鋁纖維氈， QUOTE 級(jí)硅藻土磚和膨脹珍珠巖復(fù)合爐襯。爐門(mén)用 QUOTE 輕質(zhì)粘土磚， QUOTE 密度為的普通硅酸鋁纖維氈， QUOTE 級(jí)硅藻土磚。爐底隔磚采用重質(zhì)粘土磚 QUOTE ，電熱元件擱磚選用重質(zhì)高鋁磚。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。四、砌體平均外表積計(jì)算砌體外廓尺寸如下： QUOTE

4、QUOTE QUOTE 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 QUOTE 求得。1.爐頂平均面積 QUOTE QUOTE QUOTE 2.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(mén)包括在前墻。 QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE 3.爐底平均面積 QUOTE QUOTE QUOTE 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 QUOTE 取式中系數(shù) QUOTE ，空爐升溫時(shí)間假定為 QUOTE ，爐溫 QUOTE ，爐膛面積 QUOTE QUOTE 所以 QUOTE QUOTE QUOTE 由經(jīng)歷公

5、式法計(jì)算得 QUOTE 2.根據(jù)熱平衡計(jì)算爐子功率1加熱工件所需的熱量 QUOTE 由教材附表6得，工件在及時(shí)比熱容分別為 QUOTE ， QUOTE ，根據(jù)式 QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE 2通過(guò)爐襯的散熱損失的熱量 QUOTE = 1 * ROMAN I.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(mén)包括在前墻。根據(jù)式 QUOTE 對(duì)于爐墻散熱，如圖 QUOTE 所示，首先假定界面上的溫度及爐殼溫度， QUOTE ， QUOTE ，則耐火層 QUOTE 的平均溫度 QUOTE ，硅酸鋁纖維層 QUOTE 的平均溫度 QUOTE ，硅藻

6、土磚層 QUOTE 的平均溫度 QUOTE ，層爐襯的導(dǎo)熱率由教材附表3得 QUOTE QUOTE 。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圍近似認(rèn)為其熱導(dǎo)率與溫度成直線關(guān)系，由 QUOTE ，得當(dāng)爐殼溫度為，室溫為是，由教材附表2可得爐墻外外表對(duì)車(chē)間的綜合傳熱系數(shù) QUOTE = 1 * GB3 求熱流 QUOTE = 2 * GB3 驗(yàn)算交界面上的溫度誤差 QUOTE ，滿足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。誤差 QUOTE ，同樣滿足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。 = 3 * GB3 驗(yàn)算爐殼溫度滿足一般熱處理電阻爐外表升溫 QUOTE 的要求。計(jì)算爐墻散熱損失 = 2 * R

7、OMAN II.爐頂?shù)纳釗p失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， QUOTE ， QUOTE ，。則：耐火層 QUOTE 的平均溫度 QUOTE ，硅酸鋁纖維層 QUOTE 的平均溫度 QUOTE ，膨脹珍珠巖層 QUOTE 的平均溫度 QUOTE 。層爐襯的熱導(dǎo)率由教材附表3得：普通硅酸鋁纖維的熱導(dǎo)率由教材附表4查得， QUOTE 時(shí)，。當(dāng)爐殼溫度為，室溫為 QUOTE 是，由教材附表2可查得爐殼外表對(duì)空氣的綜合傳熱系數(shù) QUOTE 。 = 1 * GB3 求熱流 = 2 * GB3 驗(yàn)算交界面上的溫度 QUOTE ，滿足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。 = 3 * GB3

8、驗(yàn)算爐殼溫度滿足一般熱處理電阻爐外表升溫要求。 = 4 * GB3 計(jì)算爐頂?shù)纳釗p失 = 3 * ROMAN III.爐底的散熱損失假定各層界面的溫度及爐底溫度， QUOTE ， QUOTE ， QUOTE 。則耐火層 QUOTE 的平均溫度 QUOTE ，硅酸鋁纖維層 QUOTE 的平均溫度 QUOTE ，硅藻土磚層 QUOTE 的平均溫度 QUOTE 。層爐襯的熱導(dǎo)率同樣可由教材附表3得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。當(dāng)爐殼溫度為，室溫為 QUOTE 是，由教材附表2可得 QUOTE 。 = 1 * GB3 求熱流 = 2 * GB3 驗(yàn)算交界面上的溫度 QUOTE

9、QUOTE ，滿足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。 QUOTE 滿足設(shè)計(jì)要求，不需要重新估算。 = 3 * GB3 驗(yàn)算爐殼溫度滿足一般熱處理電阻爐外表升溫要求。 = 4 * GB3 計(jì)算爐底散熱損失 QUOTE 整個(gè)爐體散熱損失 QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE 3開(kāi)啟爐門(mén)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)教材式 QUOTE QUOTE 因?yàn)?QUOTE ， QUOTE ，由于正常工作是，爐門(mén)開(kāi)啟高度為爐膛高度一半，故爐門(mén)開(kāi)啟面積，爐門(mén)開(kāi)啟率 QUOTE 。由于爐門(mén)開(kāi)啟后，輻射口為矩形，且 QUOTE 與之比為 QUOTE ，爐門(mén)開(kāi)啟高度與爐墻厚度之比為 QUOTE ，

10、由教材圖1-14第一條線查得孔口遮蔽系數(shù) QUOTE ，故 QUOTE QUOTE QUOTE 4開(kāi)啟爐門(mén)溢氣熱損失溢氣熱損失由教材式 QUOTE 得式中， QUOTE 由教材式 QUOTE 得冷空氣密度 QUOTE ，由教材附表10得 QUOTE ， QUOTE 為溢氣溫度，近似認(rèn)為 QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE (5)其他熱損失其他熱損失約為上述熱損失之和的 QUOTE ，故 QUOTE QUOTE QUOTE (6)爐子熱量總支出其中 QUOTE ，由教材式 QUOTE 得 QUOTE QUOTE QUOTE 7爐子安裝功率由教材式 QUOTE 其中，為功率儲(chǔ)藏系數(shù)，本

11、爐設(shè)計(jì)中取1.4，則 QUOTE 與標(biāo)準(zhǔn)爐子相比擬，取爐子功率為 QUOTE 。六、爐子熱效率計(jì)算1.正常工作時(shí)的效率由教材式5-122.在保溫階段，關(guān)閉爐門(mén)時(shí)的效率七、爐子空載功率計(jì)算八、空爐升溫時(shí)間計(jì)算由于所設(shè)計(jì)爐子的耐火層構(gòu)造相似，而保溫層蓄熱較少，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐子側(cè)墻、前后墻及爐頂按一樣數(shù)據(jù)計(jì)算，爐底由于砌磚方法不同，進(jìn)展單獨(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。1.爐墻及爐頂蓄熱 QUOTE QUOTE QUOTE 由教材 QUOTE 因?yàn)椴榻滩母奖?，經(jīng)計(jì)算得查教材附表3，經(jīng)計(jì)算得查教材附表3，經(jīng)計(jì)算得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 QUO

12、TE QUOTE QUOTE QUOTE 2.爐底蓄熱計(jì)算爐底高鋁質(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。 QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE 由于 QUOTE 近似將重質(zhì)磚和輕質(zhì)磚平均溫度看成相等。差教材附表3，經(jīng)計(jì)算得 QUOTE QUOTE QUOTE 查教材附表3，經(jīng)計(jì)算得 QUOTE 查教材附表3，經(jīng)計(jì)算得所以得 QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE QUOTE 3.爐底板蓄熱計(jì)算根據(jù)教材附表6查得和時(shí)高合金鋼的比熱容分別為 QUOTE 和 QUOTE 。經(jīng)計(jì)算爐底板質(zhì)量 QUOTE ，所以有因此，綜上可得爐子蓄熱

13、由教材式 QUOTE 得空爐升溫時(shí)間對(duì)于一般周期作業(yè)爐，其空爐升溫時(shí)間在 QUOTE 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 QUOTE 以。九、功率的分配與接線功率均勻分布在爐膛兩側(cè)及爐底，組成或接線。供電電壓為車(chē)間動(dòng)力電網(wǎng)。核算爐膛布置電熱元件壁外表負(fù)荷，對(duì)于周期式作業(yè)爐，壁外表負(fù)荷應(yīng)在 QUOTE 之間，常用為 QUOTE 之間。外表負(fù)荷在常用的圍 QUOTE 之，故符合設(shè)計(jì)要求。十、電熱元件材料選擇及計(jì)算由最高使用溫度，選用線狀合金作電熱元件，接線方式采用。1.圖表法有教材附表15查得電熱元件， QUOTE 箱式電阻爐接線，直徑

14、 QUOTE 時(shí)，其外表負(fù)荷為 QUOTE 。每組元件長(zhǎng)度 QUOTE ，總長(zhǎng)度 QUOTE ，元件總質(zhì)量 QUOTE 。2.理論計(jì)算法1求時(shí)電熱元件的電阻率 QUOTE 當(dāng)爐溫為 QUOTE 時(shí)，電熱元件溫度取 QUOTE ，由教材附表12查得 QUOTE 在時(shí)電阻率 QUOTE ，電阻溫度系數(shù) QUOTE ，則下的電熱元件電阻率為2確定電熱元件外表功率由教材圖 QUOTE ，根據(jù)本爐子電熱元件工作條件取 QUOTE 。(3)每組電熱元件功率由于采用接法，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4每組電熱元件端電壓由于采用接法，車(chē)間動(dòng)力電網(wǎng)端電壓為 QUOTE ，故每組電

15、熱元件端電壓即為每相電壓5電熱元件直徑線狀電熱元件直徑由教材式 QUOTE 得取 QUOTE 。6每組電熱元件長(zhǎng)度和質(zhì)量每組電熱元件長(zhǎng)度由教材式 QUOTE 得每組電熱元件質(zhì)量由教材式 QUOTE 得其中 QUOTE 由教材附表12查得 QUOTE 7電熱元件總長(zhǎng)度和總質(zhì)量電熱元件總長(zhǎng)度由教材式 QUOTE 得電熱元件總質(zhì)量由教材式 QUOTE 得8校核電熱元件外表負(fù)荷 QUOTE ，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。9電熱元件在爐膛的布置將6組電熱元件每組分為4折，布置在兩側(cè)爐墻及爐底上，則有布置電熱元件的爐壁長(zhǎng)度絲狀電熱元件繞成螺旋狀，當(dāng)元件溫度高于，由教材表 QUOTE 可知，螺旋節(jié)徑 QUOTE ，取 QUOTE 。螺旋體圈數(shù)N和螺距h分別為按規(guī)定，