遼 寧 工 業 大 學
熱工過程與設備課程設計（說明書）
題目：熱處理箱式電阻爐的設計
（生產率110kg/h，功率30kw，溫度≤600℃）
院（系）： | 材料科學與工程學院 |
專業班級： | 材料083 |
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學生姓名： | |
指導教師： | |
起止時間： | 2011-12-26~2011-1-8 |
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課程設計任務及評語
院（系）： 材料科學與工程 教研室：材料科學與工程
學 號 | | 學生姓名 | | 專業班級 | 材料083 |
課程設計（論 文）題 目 | 熱處理箱式電阻爐的設計 生產率110kg/h，功率30kw，工作溫度≤600℃ |
課程設計（論文）任務 | 設計任務：設計熱處理箱式電阻爐，生產率110kg/h，功率30kw 工作溫度≤600℃ (一) 爐型的選擇 (二) 確定爐體結構與尺寸 (三) 砌體平均表面積計算 (四) 計算加熱爐功率 (五) 爐子熱效率計算 (六) 爐子空載功率計算 (七) 空爐升溫時間計算 (八) 功率分配與接線 (九) 電熱元件材料選擇與計算 (十) 電熱體元件圖 (十一) 電阻爐裝配圖 (十二) 爐子技術性能指標 (十三) 參考文獻 |
指導教師評語及成績 | 成績： 指導教師簽字： 年 月 日 |
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目錄
一、爐型的選擇 - 4 -
二、確定爐體結構和尺寸 - 4 -
三、砌體平均表面積計算 - 5 -
四、計算爐子功率 - 6 -
五、爐子熱效率計算 - 8 -
六、爐子空載功率計算 - 9 -
七、空爐升溫時間計算 - 9 -
八、功率的分配與接線 - 10 -
九、電熱元件材料選擇及計算 - 11 -
十、電熱體元件圖 - 12 -
十一、電阻爐裝配圖 - 12 -
十二、電阻爐技術指標（標牌） - 12 -
參考文獻 - 13 -
設計任務：
按工作要求可設計一臺熱處理電阻爐，其技術要求為：
(1)用途：中低碳鋼、合金鋼毛坯或零件的淬火、正火處理，處理對象為中小型零件，無定型產品，處理批量為多品種，小批量；
(2)生產率：110kg/h；
(3)工作溫度：最高使用溫度≤600℃；
(4)生產特點：周期式成批裝料，長時間連續生產。
一、爐型的選擇
根據設計任務給出的技術要求和生產特點，本設計宜選用箱式熱處理電阻爐。
二、確定爐體結構和尺寸
1．爐底面積的確定
因為無法確定產品類型，故無法用一次裝料量來計算爐底面積，只能用爐底強度來計算。已知生產率為110kg/h，則選擇箱式爐用于淬火和正火時的單位面積爐底強度h為115kg/(m2·h)，故可求得爐底有效面積
F1 = P/h = 110/115 = 0.96m2
有效面積與爐底總面積的比例系數K=F/F1=0.75~0.85，取系數為0.84，則爐底實際面積：
F = F1/0.84 =0.96/0.84 =1.14m2
2．爐底長度和寬度的確定
由于熱處理箱式電阻爐設計時應考慮裝出料方便，取L/B=3:2，因此，可求得
B =930m
L =1310m
考慮到便于砌磚，根據標準磚尺寸，取L =1380mm，B =920mm。
3．爐膛高度的確定
爐膛高度目前沒有嚴格計算方法，根據統計的資料爐膛高度H與爐底寬度B之比H/B通常在0.5~0.9之間，本設計根據爐子工作條件并考慮利于輻射與對流傳熱等因素，這里取H/B = 0.85，再根據標準磚尺寸，最終選定爐膛高度H = 780mm。因此，確定爐膛尺寸如下：
長 L = 230×8 = 1380mm
寬 B = 115×8 = 920mm
高 H = 65×12 =780mm
為避免工件與爐內壁或電熱元件擱磚相碰撞，應使工件與爐膛內壁之間有一定的空間，確定工作室有效尺寸為
L效 = 1320mm
B效 = 860mm
H效 = 720mm
4．爐襯材料及厚度的確定
箱式電阻爐側墻、前墻及后墻以及爐頂的工作環境類似，可采用相同爐襯結構，即二層結構：115mm耐火的輕質粘土磚和150mm保溫的膨脹蛭石。輕質粘土磚牌號為QZ-13，密度為1.3 g/cm3的，膨脹蛭石的密度為0.2g/cm3。爐底采用厚為115mm的擱磚和厚為65mm的輕質粘土磚以及保溫填料砌成。
三、砌體平均表面積計算
砌體外廓尺寸如附圖1所示：則：
L外= L+2×(115+150) = 1910mm
B外= B+2×(115+150) = 1450mm
H外= H+(115+150) +65+230+115+f = 1579mm
式中：f -- 拱頂矢高，此爐子采用60°標準拱頂，拱弧半徑R = B，則f = R(1-cos30°) = 124mm。
