第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計

1、1.1 第五章第五章 熱處理電阻爐設(shè)計熱處理電阻爐設(shè)計 1.2 教學提示教學提示 教 學 要 求教 學 要 求 ：了解熱處理爐設(shè)計計算內(nèi)容，掌握熱處了解熱處理爐設(shè)計計算內(nèi)容，掌握熱處 理電阻爐結(jié)構(gòu)設(shè)計以及電阻爐功率計算方法。了理電阻爐結(jié)構(gòu)設(shè)計以及電阻爐功率計算方法。了 解電阻爐功率分配和電熱元件的接線。掌握電熱解電阻爐功率分配和電熱元件的接線。掌握電熱 元件材料特點，以及電熱元件計算思路。了解電元件材料特點，以及電熱元件計算思路。了解電 熱元件的安裝。熱元件的安裝。 第五章第五章 熱處理電阻爐設(shè)計熱處理電阻爐設(shè)計 ：熱處理電阻爐的設(shè)計是一項綜合性的：熱處理電阻爐的設(shè)計是一項綜合性的 技術(shù)工作。

2、一臺好的熱處理電阻爐應(yīng)能充分滿技術(shù)工作。一臺好的熱處理電阻爐應(yīng)能充分滿 足熱處理工藝的質(zhì)量要求。足熱處理工藝的質(zhì)量要求。 1.3 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 5 52 2 電阻爐功率的計算電阻爐功率的計算 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 5 54 4 電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 5 55 5 電熱元件的計算電熱元件的計算 5 56 6 電熱元件的安裝電熱元件的安裝 5 57 7 電阻爐的性能試驗及技術(shù)規(guī)范電阻爐的性能試驗及技術(shù)規(guī)范 小結(jié)小結(jié) 第五章第五章 熱處理電阻爐設(shè)計熱處理電阻爐設(shè)計 1.4 第五章第

3、五章 熱處理電阻爐的設(shè)計熱處理電阻爐的設(shè)計 1.5 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 一、爐型的選擇一、爐型的選擇 爐型選擇的原則：爐型選擇的原則： （1 1）工藝技術(shù)要求）工藝技術(shù)要求 （2 2）工件的特點）工件的特點 （3 3）生產(chǎn)量的大小）生產(chǎn)量的大小 （4 4）經(jīng)濟效益）經(jīng)濟效益 （5 5）勞動條件）勞動條件 1.6 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 （1 1）工藝技術(shù)要求）工藝技術(shù)要求 例：例： 無氧化加熱無氧化加熱可選用真空爐或可控氣氛熱處理爐；可選用真空爐或可控氣氛熱處理爐； 化學熱處理化學熱處理可選用滲碳爐、滲

4、氮爐等?？蛇x用滲碳爐、滲氮爐等。 表面淬火表面淬火可選用表面淬火設(shè)備，如表面感應(yīng)加熱可選用表面淬火設(shè)備，如表面感應(yīng)加熱 設(shè)備、表面火焰淬火設(shè)備等。設(shè)備、表面火焰淬火設(shè)備等。 局部淬火局部淬火鹽浴爐。鹽浴爐。 1.7 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 技術(shù)要求：技術(shù)要求：表面硬度表面硬度:HRC59:HRC59 滲碳層深度滲碳層深度:1.3-1.7mm:1.3-1.7mm 需要滲碳設(shè)備需要滲碳設(shè)備 技術(shù)要求：技術(shù)要求：表面硬度表面硬度:HRC58-62:HRC58-62 淬硬層深度淬硬層深度:1.5-2.5mm:1.5-2.5mm 需要表面淬火設(shè)備需要表面淬火設(shè)

5、備 1.8 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 （2 2）工件的特點）工件的特點 例：長軸類工件為減少其熱處理過程中的變形，例：長軸類工件為減少其熱處理過程中的變形， 常常選用井式爐；加工大中型鑄、鍛毛坯件的退常常選用井式爐；加工大中型鑄、鍛毛坯件的退 火、正火、回火等處理宜選用臺車爐；小型軸承火、正火、回火等處理宜選用臺車爐；小型軸承 鋼球等則選用滾筒式爐；小型工、夾、模具和工鋼球等則選用滾筒式爐；小型工、夾、模具和工 件可選用鹽浴爐等。件可選用鹽浴爐等。 （3 3）生產(chǎn)量的大?。┥a(chǎn)量的大小 例：大批量同類工件的熱處理，如軸承類可選用例：大批量同類工件的熱處

6、理，如軸承類可選用 機械化自動程度較高的連續(xù)作業(yè)爐；產(chǎn)量小，工機械化自動程度較高的連續(xù)作業(yè)爐；產(chǎn)量小，工 藝變化大的或多類單件生產(chǎn)的零件可選用周期作藝變化大的或多類單件生產(chǎn)的零件可選用周期作 業(yè)爐。業(yè)爐。 1.9 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 （5 5）勞動條件）勞動條件 選擇設(shè)備應(yīng)盡量防止對環(huán)境的污染，減選擇設(shè)備應(yīng)盡量防止對環(huán)境的污染，減 輕勞動強度，提高機械化和自動化水平。輕勞動強度，提高機械化和自動化水平。 （4 4）經(jīng)濟效益）經(jīng)濟效益 應(yīng)選擇節(jié)能效果較好的爐型，選用造應(yīng)選擇節(jié)能效果較好的爐型，選用造 價低的爐型以及生產(chǎn)效率高又能減少各種價低的爐型以

7、及生產(chǎn)效率高又能減少各種 工藝材料消耗的爐型。工藝材料消耗的爐型。 1.10 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 二、爐膛尺寸的確定二、爐膛尺寸的確定 確定爐膛尺寸依據(jù)：確定爐膛尺寸依據(jù)：工件尺寸、工件尺寸、 形狀、技術(shù)要求、生產(chǎn)率等。還形狀、技術(shù)要求、生產(chǎn)率等。還 要考慮爐內(nèi)溫度均勻性、傳熱特要考慮爐內(nèi)溫度均勻性、傳熱特 性以及裝出料和檢修方便。一般性以及裝出料和檢修方便。一般 在保證有足夠的生產(chǎn)效率的前提在保證有足夠的生產(chǎn)效率的前提 下，應(yīng)盡量減小爐膛尺寸。下，應(yīng)盡量減小爐膛尺寸。 以箱式爐為例：以箱式爐為例： 爐膛尺寸包括爐膛尺寸包括爐膛有效尺寸爐膛有效尺

8、寸（指（指 工件實際擺放所占的面積作為爐工件實際擺放所占的面積作為爐 底板有效面積）寬度底板有效面積）寬度B B效 效和長度 和長度L L效 效 以及堆放工件的有效高度以及堆放工件的有效高度H H效 效和 和爐爐 膛砌磚體內(nèi)腔的尺寸膛砌磚體內(nèi)腔的尺寸B BL LH H兩個兩個 部分如圖左圖部分如圖左圖。 爐膛尺寸及砌體結(jié)構(gòu)爐膛尺寸及砌體結(jié)構(gòu) 1.11 1 1、爐底面積、爐底面積 實際排料法（爐子一次裝爐量）實際排料法（爐子一次裝爐量）：（對生產(chǎn)量不大、：（對生產(chǎn)量不大、 工件尺寸較大而且形狀特殊者）工件尺寸較大而且形狀特殊者） 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定

9、 LL +(0.20.3) m BB +(0.20.3) m 效 效 原則：工件與電熱元件或工件與爐膛前、后壁之原則：工件與電熱元件或工件與爐膛前、后壁之 間應(yīng)保持一定距離，一般為間應(yīng)保持一定距離，一般為0.10.10.15m0.15m。 1.12 加熱能力指標法加熱能力指標法:(:(當工件品種多且工藝周期不同時當工件品種多且工藝周期不同時，爐底，爐底 面積可根據(jù)爐底單位面積的生產(chǎn)能力生產(chǎn)率面積可根據(jù)爐底單位面積的生產(chǎn)能力生產(chǎn)率P0表表51計計 算算) ) p：爐子生產(chǎn)率；：爐子生產(chǎn)率；F1有效面積；有效面積；F爐底總面積爐底總面積。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺

10、寸的確定 11 0 p F;FF / 70%85% p FB L 1212 LF/;BL 2323 原則：裝料的面積原則：裝料的面積F1（有效面積）一般為總面積的（有效面積）一般為總面積的7 085。爐底寬度。爐底寬度B與長度與長度L之比一般應(yīng)保持在之比一般應(yīng)保持在2/3-1/ 2。 1.13 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 爐膛高度與寬度之比多數(shù)在爐膛高度與寬度之比多數(shù)在0.5-0.9范圍內(nèi)變動。范圍內(nèi)變動。 對于滲碳、退火等工藝周期長的爐子，裝料多，對于滲碳、退火等工藝周期長的爐子，裝料多， 取上限；淬火、正火等工藝周期較短的爐子，裝取上限；淬火、正火等

11、工藝周期較短的爐子，裝 料相對少一些，取下限料相對少一些，取下限 。 2 2、爐膛高度、爐膛高度 1.14 爐襯一般由耐火材料和保溫材料組成，設(shè)計時應(yīng)注意以爐襯一般由耐火材料和保溫材料組成，設(shè)計時應(yīng)注意以 下問題：下問題： （1 1）確定砌體的厚度尺寸要滿足強度要求，并與耐火磚、）確定砌體的厚度尺寸要滿足強度要求，并與耐火磚、 保溫磚的尺寸相吻合，保溫磚的尺寸相吻合， （2 2）為了減少爐襯蓄熱量和縮短冷爐升溫時間，在符合耐）為了減少爐襯蓄熱量和縮短冷爐升溫時間，在符合耐 火、保溫和機械強度的要求下，盡量采用輕質(zhì)耐火材料；火、保溫和機械強度的要求下，盡量采用輕質(zhì)耐火材料； （3 3）保溫材料的

12、使用溫度不能超過允許溫度，否則將使保）保溫材料的使用溫度不能超過允許溫度，否則將使保 溫性能降低；溫性能降低； （4 4）爐襯外表面溫升以保持在）爐襯外表面溫升以保持在40406060為宜，否則會增大為宜，否則會增大 熱損失和使環(huán)境溫度升高。熱損失和使環(huán)境溫度升高。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 三、爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計三、爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計 爐體包括爐墻、爐底、爐門、爐殼等。爐體包括爐墻、爐底、爐門、爐殼等。 1 1、爐襯材料的選擇、爐襯材料的選擇 1.15 中低溫爐爐墻砌體中低溫爐爐墻砌體：爐殼鋼板石棉板保溫層（硅藻土：爐殼鋼板石棉板保溫層（硅藻土 磚或蛭石粉填充料

13、）內(nèi)層耐火層（輕質(zhì)粘土磚）。磚或蛭石粉填充料）內(nèi)層耐火層（輕質(zhì)粘土磚）。高溫爐高溫爐 爐墻爐墻：爐殼鋼板石棉板保溫層輕質(zhì)磚重質(zhì)磚或高鋁：爐殼鋼板石棉板保溫層輕質(zhì)磚重質(zhì)磚或高鋁 磚。磚。 注：注：（1 1）爐墻通常采用標準磚砌筑，因此爐墻尺寸應(yīng)爐墻通常采用標準磚砌筑，因此爐墻尺寸應(yīng) 為標準磚尺寸（為標準磚尺寸（23023011311365mm65mm）加磚縫厚度（一般為）加磚縫厚度（一般為2mm2mm） 的倍數(shù)。見附表的倍數(shù)。見附表1818。 （2 2）為防止爐墻反復熱脹冷縮，大型爐的粘土磚爐墻，）為防止爐墻反復熱脹冷縮，大型爐的粘土磚爐墻， 每米長度應(yīng)留每米長度應(yīng)留5 56mm6mm膨脹縫，各

14、層之間應(yīng)錯開。膨脹縫，各層之間應(yīng)錯開。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 2 2、爐墻、爐墻 保溫材料保溫材料 輕質(zhì)耐火磚輕質(zhì)耐火磚 1.17 包括平頂、拱頂和吊頂。包括平頂、拱頂和吊頂。 爐膛寬度小于爐膛寬度小于400600mm的小型爐，可采用平頂。電的小型爐，可采用平頂。電 熱元件常布置在爐頂與爐底上。熱元件常布置在爐頂與爐底上。 爐膛寬度小于爐膛寬度小于3.5-4m采用拱頂。采用拱頂。 拱頂常采用輕質(zhì)楔形磚拱頂常采用輕質(zhì)楔形磚 與標準直角磚混合砌筑，上部填充輕質(zhì)保溫制品，拱角（受與標準直角磚混合砌筑，上部填充輕質(zhì)保溫制品，拱角（受 拱頂重量及其受熱產(chǎn)生的

15、膨脹力拱頂重量及其受熱產(chǎn)生的膨脹力形成推力作用于拱角）采用形成推力作用于拱角）采用 重質(zhì)磚。重質(zhì)磚。 跨度特別大的爐子采用吊頂?？缍忍貏e大的爐子采用吊頂。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 3 3、 爐頂爐頂 拱角磚拱角磚 支撐磚支撐磚 保溫材料保溫材料 錯砌錯砌 環(huán)砌環(huán)砌 外殼鋼板（外殼鋼板（612mm）石棉板保溫材料（硅藻土磚砌成）石棉板保溫材料（硅藻土磚砌成 方格子，在方格子中填充蛭石或硅藻土粉）方格子，在方格子中填充蛭石或硅藻土粉） 12層硅藻土磚輕層硅藻土磚輕 質(zhì)耐火磚質(zhì)耐火磚+重質(zhì)耐火磚和電熱元件擱板磚。重質(zhì)耐火磚和電熱元件擱板磚。 4 4、 爐底

16、爐底 1.21 爐門框的大小取決于工件的尺寸大小，要保證爐門框的大小取決于工件的尺寸大小，要保證 裝、出爐操作方便。爐門框的寬度與高度之比，一裝、出爐操作方便。爐門框的寬度與高度之比，一 般與爐膛相同。爐門框結(jié)構(gòu)通常是在鑄造或鋼板焊般與爐膛相同。爐門框結(jié)構(gòu)通常是在鑄造或鋼板焊 接框架內(nèi)重質(zhì)磚砌筑，可控氣氛爐常用耐熱鋼制造。接框架內(nèi)重質(zhì)磚砌筑，可控氣氛爐常用耐熱鋼制造。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 5 5 、爐門框、爐門框 1.22 結(jié)構(gòu)特點和要求：爐門一般比爐門框稍大，邊結(jié)構(gòu)特點和要求：爐門一般比爐門框稍大，邊 緣重疊緣重疊9595130mm130mm，

17、爐門邊緣與爐門框要重疊；要有，爐門邊緣與爐門框要重疊；要有 足夠厚的保溫層；爐門要壓緊爐門框；爐門下緣常足夠厚的保溫層；爐門要壓緊爐門框；爐門下緣常 楔入工作臺上的砂槽內(nèi)等。楔入工作臺上的砂槽內(nèi)等。 結(jié)構(gòu)通常是在鑄鐵框架保溫磚耐火磚，爐結(jié)構(gòu)通常是在鑄鐵框架保溫磚耐火磚，爐 門上應(yīng)設(shè)置窺視口。門上應(yīng)設(shè)置窺視口。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 6 6 、爐門、爐門 1.23 (1)砌磚體尺寸應(yīng)是磚尺寸砌磚體尺寸應(yīng)是磚尺寸(230、113、65等等)的整數(shù)倍的整數(shù)倍 (還還 應(yīng)計入灰縫尺寸應(yīng)計入灰縫尺寸)。在砌磚體高度方向上絕不能用砍削磚的辦。在砌磚體高度方向上

18、絕不能用砍削磚的辦 法來滿足砌磚體尺寸。法來滿足砌磚體尺寸。 (2)與鐵鉻鋁電熱元件接觸的高鋁質(zhì)擱磚、引出套管等的與鐵鉻鋁電熱元件接觸的高鋁質(zhì)擱磚、引出套管等的 Al2O3不得低于不得低于60%，F(xiàn)e2O3含量應(yīng)小于含量應(yīng)小于15，表面不得有，表面不得有 熔洞和渣蝕。熔洞和渣蝕。 (3)可控氣氛爐內(nèi)壁的耐火磚，必須是一級品，可控氣氛爐內(nèi)壁的耐火磚，必須是一級品，F(xiàn)e2O3含含 量應(yīng)不大于量應(yīng)不大于1%。 (4)耐火磚爐襯的灰縫：爐墻和爐底不大于耐火磚爐襯的灰縫：爐墻和爐底不大于2mm，爐頂不，爐頂不 大于大于15mm，可控氣氛爐不大于，可控氣氛爐不大于1 mm。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛

19、尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 7 7、 對爐襯砌筑的一般要求對爐襯砌筑的一般要求 1.24 (5) (5)、爐襯的磚縫必須相互交錯，、爐襯的磚縫必須相互交錯，錯開量應(yīng)以磚長的錯開量應(yīng)以磚長的 1/2為宜。爐墻拐角處砌筑必須相互咬合。為宜。爐墻拐角處砌筑必須相互咬合。 (6)、砌磚體必須留膨脹縫。每米砌磚體的膨脹、砌磚體必須留膨脹縫。每米砌磚體的膨脹 統(tǒng)一般規(guī)定為：粘土磚和硅藻土磚為統(tǒng)一般規(guī)定為：粘土磚和硅藻土磚為5-6mm。 高鋁磚為高鋁磚為810 mm。 (7)、隔熱層用硅藻土磚時必須干砌。磚縫空隙用干、隔熱層用硅藻土磚時必須干砌。磚縫空隙用干 燥的隔熱填科填滿。燥的隔熱填科填滿。

20、(8)、固定在砌體內(nèi)的金屬預埋件應(yīng)在砌磚時同時安、固定在砌體內(nèi)的金屬預埋件應(yīng)在砌磚時同時安 裝。裝。 (9)、除爐口等待殊情況下，不得用重質(zhì)耐火磚砌筑、除爐口等待殊情況下，不得用重質(zhì)耐火磚砌筑 在與爐殼直接接觸的部位，以減少熱損失在與爐殼直接接觸的部位，以減少熱損失。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 1.25 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 計算電阻爐功率的方法計算電阻爐功率的方法： 熱平衡計算法熱平衡計算法：綜合考慮：綜合考慮 了影響功率的各種因素，了影響功率的各種因素， 結(jié)果比較準確。結(jié)果比較準確。 經(jīng)驗計算法經(jīng)驗計算法：簡單，局簡單，局 限

21、性大，僅限某種類型限性大，僅限某種類型 的爐子。的爐子。 1.26 電阻爐熱支出項目示意圖電阻爐熱支出項目示意圖 一、熱平衡計算法一、熱平衡計算法 熱平衡計算法基本原理：根據(jù)爐子輸入總功率（收入項）應(yīng)熱平衡計算法基本原理：根據(jù)爐子輸入總功率（收入項）應(yīng) 等于各項能量消耗（支出項）總合原則確定爐子功率方法。等于各項能量消耗（支出項）總合原則確定爐子功率方法。 1 1、熱處理電阻爐的主要能量支出項、熱處理電阻爐的主要能量支出項 1.27 （1 1）、加熱工件所需熱量）、加熱工件所需熱量Q Q件 件（有效熱量） （有效熱量） P爐子的生產(chǎn)率（爐子的生產(chǎn)率（kg/h） t1、t2工件入爐前加熱的初始和

22、終了溫度。工件入爐前加熱的初始和終了溫度。 c1、c2工件在工件在t1、t2時的比熱容時的比熱容kJ/(kg. ) G裝裝一次裝爐重量一次裝爐重量kg 加 加加熱階段時間 加熱階段時間h（工件入爐后加熱到最終加（工件入爐后加熱到最終加 熱溫度熱溫度t2所需加熱時間）所需加熱時間） 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 若以加熱階段作為熱平衡時間單位時：若以加熱階段作為熱平衡時間單位時： 2 21 1 Qp(c t -c t )(kJ/h) 件 G/ 2 21 1 Q(c t -c t )(kJ/h) 件裝加 根據(jù)爐子生產(chǎn)率計算：根據(jù)爐子生產(chǎn)率計算： 1.28 （2）、加熱輔助構(gòu)件（料筐、

23、工夾具、支承架、爐底）、加熱輔助構(gòu)件（料筐、工夾具、支承架、爐底 板及料盤）所需要熱量板及料盤）所需要熱量Q輔 輔 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 p輔 輔每小時加熱輔助構(gòu)件的重量 每小時加熱輔助構(gòu)件的重量kg/h； t1、t2輔助構(gòu)件加熱的初始和終了溫度；輔助構(gòu)件加熱的初始和終了溫度； c1、c2輔助構(gòu)件在輔助構(gòu)件在t1、t2時的比熱容時的比熱容kJ/(kg. ) 2 21 1 Qp (c t -c t )(kJ/h) 輔輔 1.29 （3）、加熱控制氣體所需熱量）、加熱控制氣體所需熱量Q控 控 V控 控控制氣體的用量 控制氣體的用量m3/h t1、t2控制氣體入爐前溫度和工作溫

24、度。控制氣體入爐前溫度和工作溫度。 C控 控控制氣體在在 控制氣體在在t1t2的平均比熱容的平均比熱容kJ/(kg. ) 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 V 21 Qc (t -t )(kJ/h) 控控控 1.30 （4）、通過爐襯的散熱損失）、通過爐襯的散熱損失Q散 散 此項熱損失是指爐膛內(nèi)熱量通過爐墻、爐頂、爐底散發(fā)到此項熱損失是指爐膛內(nèi)熱量通過爐墻、爐頂、爐底散發(fā)到 大氣中的熱損失。大氣中的熱損失。 爐墻加熱階段：砌體蓄熱量近似代表加熱階段的熱損失。爐墻加熱階段：砌體蓄熱量近似代表加熱階段的熱損失。 爐體處于穩(wěn)定態(tài)傳熱時，通過雙層爐襯的散熱損失：爐體處于穩(wěn)定態(tài)傳熱時，通過雙層

25、爐襯的散熱損失： 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 ga m 12 m1m 22 3.6F(kJ / h) 1 a tt Q ss 散散 tg、ta爐氣和爐外氣體溫度；爐氣和爐外氣體溫度； s1、s2 第一、二層爐襯厚度；第一、二層爐襯厚度； 12 第一、二層爐襯的平均導熱率；第一、二層爐襯的平均導熱率； a2 爐體外殼對其周圍空氣的綜合導熱系數(shù)；爐體外殼對其周圍空氣的綜合導熱系數(shù)； F散散爐體平均散熱面積；爐體平均散熱面積；3.6 時間系數(shù)時間系數(shù) 1.31 （5）、通過開啟爐門或爐壁縫隙的輻射熱損失）、通過開啟爐門或爐壁縫隙的輻射熱損失Q輻 輻 3.6時間系數(shù)時間系數(shù) F爐門開啟

26、面積爐門開啟面積(正常工作時，爐門開啟高度為爐膛正常工作時，爐門開啟高度為爐膛 高度的一半高度的一半)或縫隙面積；或縫隙面積； t爐門開啟率（即平均爐門開啟率（即平均1小時內(nèi)開啟的時間），對小時內(nèi)開啟的時間），對 常開爐門或爐壁縫隙而言常開爐門或爐壁縫隙而言t=1；若每小時開啟；若每小時開啟6分鐘，分鐘， t 6/60=0.1 C0 黑體輻射系數(shù)黑體輻射系數(shù) 爐口遮蔽系數(shù)爐口遮蔽系數(shù) 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 g a t 3.6(kJ/h) 4 4 T T Q =C F- 100100 0輻 1.32 （6）、通過開啟爐門或爐壁縫隙的溢氣或吸氣熱損失）、通過開啟爐門或爐壁縫隙

27、的溢氣或吸氣熱損失Q溢 溢或 或Q吸 吸 對于一般箱式電阻爐，開啟爐門時，通常以加熱吸對于一般箱式電阻爐，開啟爐門時，通常以加熱吸 入的冷空氣所需要的熱量作為該項熱損失，即入的冷空氣所需要的熱量作為該項熱損失，即 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 Vaaagat 3 Va 3 a aag g a q qmh kg m tkJkg C t Qc (t -t )(kJ/h) ct t 吸 。 吸入爐內(nèi)的空氣流量（/ ）； 空氣的密度（/）； 空氣在溫度內(nèi)的平均比熱容（/(. )）； 溢出熱空氣溫度，隨爐門開啟時間的增長而降低， 若開啟時間很短，可取爐子工作溫度； 爐外冷空氣的溫度。 2

28、2 3 ag va a gH qBH 一般電阻爐：一般電阻爐： 3 Va q1997BH H(m /h) （7）、砌體蓄熱量）、砌體蓄熱量Q蓄 蓄 砌體蓄熱量是指爐子從室溫加熱至工作溫度并且達到穩(wěn)定砌體蓄熱量是指爐子從室溫加熱至工作溫度并且達到穩(wěn)定 狀態(tài)時爐襯本身所吸收的熱量。對雙層砌體可按下式計算狀態(tài)時爐襯本身所吸收的熱量。對雙層砌體可按下式計算： 注：爐子并非在每一生產(chǎn)周期都從室溫開始加注：爐子并非在每一生產(chǎn)周期都從室溫開始加 熱，熱，Q蓄 蓄應(yīng)視具體情況而定。 應(yīng)視具體情況而定。 11111 022222 0 3 12 3 12 12 0 1212 120 Q =Vc t c tVc t

29、 c tKJ VVm Kg/m t t t c c t t kJ/ kg.C cct 蓄 。 （） 、耐火層和保溫層的體積（）； 、耐火和保溫材料的密度（）； 、耐熱層和保溫層在溫度達到穩(wěn)定狀態(tài) 時的平均溫度。 室溫溫度； 、在時的比熱容； 和在 時的比熱容。 1.34 （8）、其它熱損失）、其它熱損失Q它 它 包括：未考慮到的各種熱損失及一些不易精確計算包括：未考慮到的各種熱損失及一些不易精確計算 的熱損失，如爐襯磚縫不嚴、爐子長期使用后保溫材料的熱損失，如爐襯磚縫不嚴、爐子長期使用后保溫材料 隔熱性能和爐子密封性能降低以及熱電偶、電熱元件引隔熱性能和爐子密封性能降低以及熱電偶、電熱元件引

30、出桿熱短路等造成熱損失。出桿熱短路等造成熱損失。此項熱損失可取上述各項熱此項熱損失可取上述各項熱 損失總和的某一近似百分數(shù)。損失總和的某一近似百分數(shù)。 密封箱式爐為密封箱式爐為15-20% 機械化爐為機械化爐為25% 敞開式鹽浴爐為敞開式鹽浴爐為30-50% 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 2、爐子所需功率、爐子所需功率 (1)連續(xù)作業(yè)爐或長時間在恒溫下工作的周期作業(yè)爐（如淬連續(xù)作業(yè)爐或長時間在恒溫下工作的周期作業(yè)爐（如淬 火用箱式爐），可不考慮砌體的蓄熱損失?；鹩孟涫綘t），可不考慮砌體的蓄熱損失。 總的熱量支出為：Q總=Q件+Q輔+Q控+Q散+Q輻+Q吸+Q它 爐子的功率應(yīng)有一定

31、儲備，安裝功率為： K功率儲備系數(shù) 爐子的熱效率為： KQ PKW 3600 總 安 Q 100% Q 件 總 1.36 周期作業(yè)爐空爐升溫時間周期作業(yè)爐空爐升溫時間： 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 一般周期作業(yè)式電阻爐空爐從室溫升到額定溫一般周期作業(yè)式電阻爐空爐從室溫升到額定溫 度需要度需要3 38 8小時，若升溫時間太長，則說明功率不小時，若升溫時間太長，則說明功率不 夠，需將夠，需將P P安加到滿足空爐升溫時間數(shù)值安加到滿足空爐升溫時間數(shù)值。 Q 3600P 蓄 安 (2)周期作業(yè)爐周期作業(yè)爐 1.37 二、經(jīng)驗計算法二、經(jīng)驗計算法 1 1、類比法、類比法 與同類爐子相比較

32、，當爐膛尺寸和爐體結(jié)與同類爐子相比較，當爐膛尺寸和爐體結(jié) 構(gòu)確定后，依據(jù)生產(chǎn)率、升溫時間等方面的具構(gòu)確定后，依據(jù)生產(chǎn)率、升溫時間等方面的具 體要求，與性能較好的同類爐子相比較，而確體要求，與性能較好的同類爐子相比較，而確 定新設(shè)計爐子的功率。如果所設(shè)計的爐子與參定新設(shè)計爐子的功率。如果所設(shè)計的爐子與參 考爐子在尺寸、爐襯材料的選擇以及技術(shù)指標考爐子在尺寸、爐襯材料的選擇以及技術(shù)指標 等方面有所不同，可依據(jù)實際情況適當增減。等方面有所不同，可依據(jù)實際情況適當增減。 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 類比法、經(jīng)驗公式法類比法、經(jīng)驗公式法 1.38 2 2、經(jīng)驗公式法：適用于周期作業(yè)封閉式

33、電阻爐、經(jīng)驗公式法：適用于周期作業(yè)封閉式電阻爐 5 52 2 電阻功率的計算電阻功率的計算 1.55 0.50.9 2 0.51.81.55 t PCFKW 1000 h ; Fm ; t CC=30-35 C=20-25KW.h/ m . C 升安 升 。 空爐的升溫時間（ ） 爐膛內(nèi)壁面積() 爐溫； 系數(shù)，熱損失大的爐子，； 熱損失小的爐子， 1.39 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 一、電阻爐的功率分配（保證爐內(nèi)溫度均勻、按工藝一、電阻爐的功率分配（保證爐內(nèi)溫度均勻、按工藝 要求分區(qū)分布爐溫）要求分區(qū)分布爐溫） 箱式電阻爐：箱式電阻爐： （1）小箱式

34、爐，電熱元件一般布置在爐側(cè)壁和爐底，）小箱式爐，電熱元件一般布置在爐側(cè)壁和爐底， 有的也安在爐頂。有的也安在爐頂。 （2）較大的箱式爐，爐門口端約）較大的箱式爐，爐門口端約1/4-1/3的部位應(yīng)適的部位應(yīng)適 當加大功率，或在爐門上另裝一組電熱元件。當加大功率，或在爐門上另裝一組電熱元件。 （3）電熱元件引出桿常從爐后壁引出，后壁不便布）電熱元件引出桿常從爐后壁引出，后壁不便布 置元件。置元件。 （4）一般熱處理爐，單位爐壁上的功率負荷控制在）一般熱處理爐，單位爐壁上的功率負荷控制在1 535kw/m2。 1.40 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 井式電阻爐井

35、式電阻爐：深度較大的井式爐爐膛上下各部常分：深度較大的井式爐爐膛上下各部常分 區(qū)配給不同的功率并分區(qū)控溫。區(qū)配給不同的功率并分區(qū)控溫。 1.41 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 連續(xù)作業(yè)電阻爐連續(xù)作業(yè)電阻爐 加熱區(qū)的功率應(yīng)當是最大，均熱區(qū)的功率降加熱區(qū)的功率應(yīng)當是最大，均熱區(qū)的功率降 低，保溫區(qū)的功率最小。低，保溫區(qū)的功率最小。 1.42 二、電阻爐的電壓選擇二、電阻爐的電壓選擇 1 1、一般電阻爐均采用車間電網(wǎng)電壓，即、一般電阻爐均采用車間電網(wǎng)電壓，即380V380V供電，供電， 只有部分小型爐采用只有部分小型爐采用220V220V。 2 2、當電熱元件表

36、面功率負荷相同時，采用較高的電、當電熱元件表面功率負荷相同時，采用較高的電 壓，可降低電熱元件的總重量，但此時電熱元件較細長，壓，可降低電熱元件的總重量，但此時電熱元件較細長， 在爐膛內(nèi)較難于布置。在爐膛內(nèi)較難于布置。 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 1.43 3 3、電阻爐在以下幾種情況下需要調(diào)壓、降壓供電：電阻爐在以下幾種情況下需要調(diào)壓、降壓供電： （1）采用）采用SiC棒作電熱元件棒作電熱元件，需調(diào)壓供電，適應(yīng)電熱，需調(diào)壓供電，適應(yīng)電熱 元件使用中不斷老化。元件使用中不斷老化。 （2 2）吸熱型可控氣氛爐：此氣氛下，爐壁會沉積碳黑，）吸熱型可控氣氛爐：

37、此氣氛下，爐壁會沉積碳黑， 電壓較高時，靠近壁面的電熱元件易透過碳黑沉積層發(fā)電壓較高時，靠近壁面的電熱元件易透過碳黑沉積層發(fā) 生短路。生短路。 （3 3）電阻溫度系數(shù)較大的電熱元件，需配調(diào)壓器。）電阻溫度系數(shù)較大的電熱元件，需配調(diào)壓器。 （4 4）真空爐內(nèi)采用電阻較小的碳質(zhì)電熱元件，且為防）真空爐內(nèi)采用電阻較小的碳質(zhì)電熱元件，且為防 止發(fā)生真空放電，采用低壓（止發(fā)生真空放電，采用低壓（小于小于100V）。 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 1.44 三、電阻爐接線形式的選擇三、電阻爐接線形式的選擇 電阻爐接線形式的選擇一般原則：電阻爐接線形式的選擇一般原則：

38、1 1、盡量保持三相平衡；、盡量保持三相平衡； 2 2、每組元件的功率要適中；、每組元件的功率要適中； 3 3、保護電熱元件；、保護電熱元件； 4 4、使用中改變接法。、使用中改變接法。 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 1.45 1 1、盡量保持三相平衡、盡量保持三相平衡 除功率較小的爐子外（小于除功率較小的爐子外（小于25KW25KW），可采用），可采用 單相供電，皆宜三相供電。單相供電，皆宜三相供電。 爐子功率爐子功率252575KW75KW，采用星形接法；，采用星形接法； 爐子功率大于爐子功率大于75KW75KW，分兩組或多組的星形和，分兩組或多組的星

39、形和 三角形接法。三角形接法。 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 2 2、每組元件的功率要適中、每組元件的功率要適中 通常每組功率為通常每組功率為303075KW75KW。 1.46 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 兩組星形兩組星形 三角形三角形 1.47 3 3、保護電熱元件、保護電熱元件 碳化硅棒在使用過程中會逐漸老化，電阻增碳化硅棒在使用過程中會逐漸老化，電阻增 大。若把老化的碳化棒與電阻較小的碳化棒串聯(lián)大。若把老化的碳化棒與電阻較小的碳化棒串聯(lián) 使用，則在電阻較大的碳化棒上產(chǎn)生較大的功率，使用，則在電阻較大的碳化棒上

40、產(chǎn)生較大的功率， 愈趨老化；若并聯(lián)使用，小電阻的碳化硅棒上功愈趨老化；若并聯(lián)使用，小電阻的碳化硅棒上功 率較大，會使并聯(lián)的元件壽命趨于一致。率較大，會使并聯(lián)的元件壽命趨于一致。 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 1.48 4 4、使用中改變接法。、使用中改變接法。 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 1.49 一、電熱元件材料的基本性能要求一、電熱元件材料的基本性能要求 1 1、較高的熔點和高溫強度；、較高的熔點和高溫強度； 2 2、良好的高溫抗氧化性，能長時穩(wěn)定工作；、良好的高溫抗氧化性，能長時穩(wěn)定工作； 3 3、較大的電阻率

41、和較小的電阻溫度系數(shù)；、較大的電阻率和較小的電阻溫度系數(shù)； 4 4、較小的膨脹系數(shù)；、較小的膨脹系數(shù)； 5 5、較好的塑性；、較好的塑性； 6 6、良好的抗蝕性。、良好的抗蝕性。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.50 1 1、較高的熔點和高溫強度、較高的熔點和高溫強度 電熱元件在工作溫度中，應(yīng)能保持不熔化，電熱元件在工作溫度中，應(yīng)能保持不熔化， 不揮發(fā)，不發(fā)生明顯的蠕變和坍塌。不揮發(fā)，不發(fā)生明顯的蠕變和坍塌。 2 2、良好的高溫抗氧化性、良好的高溫抗氧化性 要求電熱元件具有較高的耐氧化界限溫度。要求電熱元件具有較高的耐氧化界限溫度。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電

42、熱元件材料及其選擇 1.51 3 3、較大的電阻率和較小的電阻溫度系數(shù)、較大的電阻率和較小的電阻溫度系數(shù) 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.52 4 4、較小的膨脹系數(shù)、較小的膨脹系數(shù) 電熱元件在開爐、停爐和爐溫波動時，會發(fā)生熱脹冷縮。電熱元件在開爐、停爐和爐溫波動時，會發(fā)生熱脹冷縮。 對熱膨脹系數(shù)較大的元件，應(yīng)留有充分的膨脹余地。對熱膨脹系數(shù)較大的元件，應(yīng)留有充分的膨脹余地。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 0(1 ) C t LLt 。 電熱元件的熱膨脹系數(shù)（1/） 1.53 5 5、較好的塑性、較好的塑性 以便于加工成形和維修；以便于加工成形

43、和維修； 6 6、良好的抗蝕性。、良好的抗蝕性。 在選擇電熱元件時，應(yīng)注意對各種氣體介質(zhì)的抗蝕在選擇電熱元件時，應(yīng)注意對各種氣體介質(zhì)的抗蝕 能力，在腐蝕性氣氛中工作時，應(yīng)降低其使用溫度。能力，在腐蝕性氣氛中工作時，應(yīng)降低其使用溫度。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.54 二、二、 采用電熱元件材料及特性采用電熱元件材料及特性 1 1、金屬電熱元件材料、金屬電熱元件材料 鎳鉻系材料鎳鉻系材料 鐵鉻鋁系材料鐵鉻鋁系材料 純金屬純金屬 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.55 純金屬純金屬 優(yōu)點優(yōu)點：鉬最常用。熔點高：鉬最常用。熔點高，可作成線狀，可作

44、成線狀、 帶狀和圓筒狀的電熱元件帶狀和圓筒狀的電熱元件。 缺點缺點：高溫易氧化，晶粒變粗，性質(zhì)變脆，：高溫易氧化，晶粒變粗，性質(zhì)變脆， 需在氫氣、氨分解氣或在真空中使用。電阻溫需在氫氣、氨分解氣或在真空中使用。電阻溫 度系數(shù)大。價格昂貴，熱處理爐中使用較少度系數(shù)大。價格昂貴，熱處理爐中使用較少。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.56 鎳鉻系材料鎳鉻系材料 牌號牌號：Cr20Ni80Cr20Ni80、Cr15Ni60Cr15Ni60、Cr20Ni80Ti3Cr20Ni80Ti3、Cr23Ni18Cr23Ni18 組織為組織為：奧氏體奧氏體 優(yōu)點：優(yōu)點：抗高溫氧化性強抗高

45、溫氧化性強、具有、具有較高的高溫強度較高的高溫強度，且經(jīng)高，且經(jīng)高 溫加熱后其機械性能不發(fā)生很大變化，具有溫加熱后其機械性能不發(fā)生很大變化，具有良好的塑性和焊良好的塑性和焊 接性接性等。等。 缺點：缺點：電阻率小，電阻溫度系數(shù)大，不抗硫蝕，不抗電阻率小，電阻溫度系數(shù)大，不抗硫蝕，不抗 滲碳，價格昂貴。滲碳，價格昂貴。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.57 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 鐵鉻鋁系材料鐵鉻鋁系材料 牌號牌號：1Cr13Al141Cr13Al14、0Cr13Al6Mo20Cr13Al6Mo2、0Cr25Al50Cr25Al5、0Cr2

46、7Al7Mo20Cr27Al7Mo2 組織為組織為：鐵素體鐵素體 優(yōu)點：優(yōu)點：高溫抗氧化性強高溫抗氧化性強。抗硫蝕抗硫蝕，電阻率較大電阻率較大，電阻溫度系電阻溫度系 數(shù)較低數(shù)較低。價格較便宜價格較便宜，常使用，常使用。 缺點：缺點：塑性較差，經(jīng)高溫加熱，晶粒粗大，性脆，難于維修；塑性較差，經(jīng)高溫加熱，晶粒粗大，性脆，難于維修； 高溫強度低，易塌陷高溫強度低，易塌陷。 1.58 2 2、非金屬電熱材料：、非金屬電熱材料： 碳化硅電熱元件碳化硅電熱元件 二硅化鉬電熱元件二硅化鉬電熱元件 碳系電熱元件碳系電熱元件 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.59 碳化硅電熱元件碳化硅電

47、熱元件 主要成分主要成分: :SiCSiC（97979898） 優(yōu)點：優(yōu)點：氧化介質(zhì)下長期工作（氧化介質(zhì)下長期工作（13501350）、電阻率、電阻率 大。大。 缺點：缺點：易老化（調(diào)壓）；易于氫氣和水蒸汽發(fā)生易老化（調(diào)壓）；易于氫氣和水蒸汽發(fā)生 作用，縮短壽命；材質(zhì)脆、強度低。作用，縮短壽命；材質(zhì)脆、強度低。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.60 二硅化鉬電熱元件二硅化鉬電熱元件 主要成分：二硅化鉬主要成分：二硅化鉬 特點：耐高溫、不易老化；最高使用溫度特點：耐高溫、不易老化；最高使用溫度1 1 70070018001800；電阻溫度系數(shù)大；電阻溫度系數(shù)大；1350

48、1350會軟會軟 化，失去剛性；在空氣、氧化，二氧化碳氣氛化，失去剛性；在空氣、氧化，二氧化碳氣氛 中有較長的壽命；含硫和氫的氣氛中會破壞表中有較長的壽命；含硫和氫的氣氛中會破壞表 面氧化膜，宜將使用溫度降低到面氧化膜，宜將使用溫度降低到1350 1350 。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.61 碳系電熱元件碳系電熱元件 碳系電熱元件包括石墨、碳粒和各種碳碳系電熱元件包括石墨、碳粒和各種碳 質(zhì)制品。（石墨電熱元件）質(zhì)制品。（石墨電熱元件） 石墨使用最多；石墨使用最多；常在中性氣氛或真空中常在中性氣氛或真空中 使用；使用；1400140025002500的爐子，最高達

49、的爐子，最高達36003600； 熱膨脹系數(shù)??；熱導率大；易加工；耐急冷熱膨脹系數(shù)??；熱導率大；易加工；耐急冷 急熱性好，價格低廉；急熱性好，價格低廉； 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.62 溫度溫度（加熱元件溫度爐膛溫度（加熱元件溫度爐膛溫度100200） 一般爐溫小于一般爐溫小于1000，選用，選用NiCr系，系，F(xiàn)eCrAl 系系 爐溫在爐溫在10001200，選用，選用FeCrAl系系 爐溫大于爐溫大于1200，選用純金屬或非金屬，選用純金屬或非金屬。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.63 三、電熱元件的表面負荷率三、電熱元件的表面負

50、荷率 1 1、定義：電熱元件的表面負荷率、定義：電熱元件的表面負荷率W W指元件單指元件單 位表面積上所發(fā)出的電功率（位表面積上所發(fā)出的電功率（W/cmW/cm2 2）。）。 2 2、允許表面負荷率：、允許表面負荷率：W W越高，發(fā)出熱量越多，越高，發(fā)出熱量越多， 元件溫度越高，元件材料用量減少元件溫度越高，元件材料用量減少, ,元件使用壽命元件使用壽命 降低。降低。 表面負荷率有一個允許的數(shù)值（允許表面負表面負荷率有一個允許的數(shù)值（允許表面負 荷率）。荷率）。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.64 影響影響W W允 允因素： 因素： 1 1、元件材料的特性元件材料的

51、特性 2 2、散熱條件、散熱條件 散熱條件越好，電熱元件越不易超溫，允許的散熱條件越好，電熱元件越不易超溫，允許的 表面負荷率也越大。表面負荷率也越大。 （1 1）爐膛溫度低的，散熱條件好；）爐膛溫度低的，散熱條件好； （2 2）敞露型的元件散熱條件優(yōu)于封閉型的；）敞露型的元件散熱條件優(yōu)于封閉型的； （3 3）爐側(cè)壁的元件散熱條件優(yōu)于爐底板下的；）爐側(cè)壁的元件散熱條件優(yōu)于爐底板下的； （4 4）螺旋型的電熱元件的螺距越大，散熱條件越好。）螺旋型的電熱元件的螺距越大，散熱條件越好。 3 3、腐蝕作用、腐蝕作用 爐內(nèi)有控制氣體或腐蝕氣體時，爐內(nèi)有控制氣體或腐蝕氣體時，W W允 允應(yīng)取低值。 應(yīng)取低

52、值。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.66 5 55 5 電熱元件的電熱元件的設(shè)計設(shè)計 電熱元件的計算電熱元件的計算 （1 1）電熱元件的尺寸）電熱元件的尺寸 （2 2）結(jié)構(gòu)形狀和尺寸）結(jié)構(gòu)形狀和尺寸 （3 3）碳化硅：確定其數(shù)目和端電壓）碳化硅：確定其數(shù)目和端電壓 1.67 5 55 5 電熱元件的電熱元件的設(shè)計設(shè)計 一、金屬電熱元件的計算一、金屬電熱元件的計算 1 1、電熱元件的尺寸、電熱元件的尺寸 （1 1）、基本要求）、基本要求 電熱元件應(yīng)具有一定電阻值，保證爐子所需電熱元件應(yīng)具有一定電阻值，保證爐子所需 功率；功率； 滿足不超過允許表面負荷率，保證電熱元件滿

53、足不超過允許表面負荷率，保證電熱元件 使用壽命。使用壽命。 （2 2）、元件的電阻和長度）、元件的電阻和長度 ()kW 安 爐子有n個電熱元件，每個電熱元件的功率為： P P= n 2 3 R 10 ( ) t t tt U R P L R f 每個電熱元件的電阻為： 2 3 10 t fU L P 1.69 5 55 5 電熱元件的電熱元件的設(shè)計設(shè)計 （3 3）、電熱元件的允許表面負荷率和長度）、電熱元件的允許表面負荷率和長度 -3-2 P=WF10 =WS L 10 允允 元件的功率： 2 10 ( ) p Lm WS 允 （4 4）、線狀和帶狀電熱元件尺寸）、線狀和帶狀電熱元件尺寸 a

54、a、直徑為直徑為d的線狀的線狀電熱元件：電熱元件：直徑、長度，質(zhì)量直徑、長度，質(zhì)量 52 2 10 t p Sf W U 允 2 3 10 t fU L P 2 10 ( ) p Lm WS 允 223 ()() 44 Sd mmfdmmSfd ； 3 2 2 34.3 t p dmm U W 允 元件的直徑：元件的直徑： 1.71 每個元件的重量為每個元件的重量為： 5 55 5 電熱元件的計算電熱元件的計算 2 3 2 10 4 t tt t t R fL RL f U R P fd 222 3 2 3 0.7850.785 10( ) L0.92 t tt t RdU d Lm P PU

55、 W 允 元件的長度：元件的長度： 23 M 5 3 24 GL10 () 4 0.85 t M dkg P G U W 允 （4 4）、影響電熱元件尺寸和重量的因素）、影響電熱元件尺寸和重量的因素 每個電熱元件的直徑，長度和質(zhì)量都是元件功率每個電熱元件的直徑，長度和質(zhì)量都是元件功率p、 端電壓端電壓U、表面負荷率、表面負荷率W允 允和工作溫度下材料的電阻率 和工作溫度下材料的電阻率t 等參數(shù)的函數(shù)。等參數(shù)的函數(shù)。 變化參數(shù)元件直徑d元件長度L元件質(zhì)量G 增大P增大增長增加 增大U減小增長減小 增大W允減小減短減小 改用t較大的 材料 增大減短增加 3 2 2 34.3 t p dmm U W

56、 允 2 3L0.92 t PU W 允 5 3 24 0.85 t M P G U W 允 b、帶狀電熱元件、帶狀電熱元件寬和厚、長度、質(zhì)量寬和厚、長度、質(zhì)量 2 ()(1) fabma Sk abk ma k 電熱元件的橫截面積： 截面周長： 周長減少系數(shù)。 52 2 10 t p Sf W U 允 b m a 5 2 10 mm 1 t k mmU W 2 3 允 P a=（） 每個電熱元件的長度為：每個電熱元件的長度為： 電熱元件寬為電熱元件寬為b，厚為，厚為a ( ) tt tt tt R fabRL RLLm f 每段電熱元件的質(zhì)量為：每段電熱元件的質(zhì)量為： 3 10 () M G

57、abLkg 4 4、電熱元件的結(jié)構(gòu)尺寸（線狀和帶狀）、電熱元件的結(jié)構(gòu)尺寸（線狀和帶狀） D：高溫下，螺旋圈易倒伏，造成短路，：高溫下，螺旋圈易倒伏，造成短路， 使元件過早損壞，應(yīng)增加剛度，使元件過早損壞，應(yīng)增加剛度，D應(yīng)選應(yīng)選 小一些；小一些； h：節(jié)距愈大，散熱條件越好，可以降：節(jié)距愈大，散熱條件越好，可以降 低電熱元件溫度，提高壽命，但過大，低電熱元件溫度，提高壽命，但過大， L大，不易安裝大，不易安裝。所以。所以h(24)d 線狀電熱元件通常繞制成螺旋狀，結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計：線狀電熱元件通常繞制成螺旋狀，結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計： （1）、螺旋拄尺寸：螺旋柱長度（）、螺旋拄尺寸：螺旋柱長度（L柱 柱）

58、、螺旋節(jié)徑 ）、螺旋節(jié)徑 （D) 、螺旋節(jié)距（、螺旋節(jié)距（h） （2）、設(shè)計步驟：爐膛尺寸）、設(shè)計步驟：爐膛尺寸 選定選定L柱柱 選定選定D 計計 算算h Lh L D 柱 h(24)d ？ L D 螺旋體的圈數(shù)N 線狀電熱元件也可繞成波紋狀：線狀電熱元件也可繞成波紋狀：對對FeCrAl元件：深度元件：深度 H150250mm；CrNi元件元件H200300mm；波紋間；波紋間 距距h3d、1020長度長度L（1/4-1/6）H 1.76 帶狀元件皆制成波紋型帶狀元件皆制成波紋型 波紋高度：波紋高度：H10b 波紋間距：波紋間距：h（1030）a 曲率半徑：曲率半徑：r（48）a 波紋體長度：

59、波紋體長度： 5 55 5 電熱元件的計算電熱元件的計算 1.77 5 55 5 電熱元件的計算電熱元件的計算 線狀電熱元件的波紋式、螺旋式及帶狀電熱元件的線狀電熱元件的波紋式、螺旋式及帶狀電熱元件的 波紋式三種方式中，從使用壽命來說，以線狀波紋式為波紋式三種方式中，從使用壽命來說，以線狀波紋式為 最好，帶狀波紋式次之，而線狀螺旋式最差。但最好，帶狀波紋式次之，而線狀螺旋式最差。但線狀螺線狀螺 旋形電熱元件，結(jié)構(gòu)簡單，容易繞制，應(yīng)用廣泛；線狀旋形電熱元件，結(jié)構(gòu)簡單，容易繞制，應(yīng)用廣泛；線狀 波紋形元件，制作困難，成本較高。波紋形元件，制作困難，成本較高。 1.78 二、碳化硅電熱元件的計算（數(shù)

60、目和端電壓）二、碳化硅電熱元件的計算（數(shù)目和端電壓） 1 1、根據(jù)爐膛尺寸確定、根據(jù)爐膛尺寸確定SiCSiC棒的規(guī)格，并計算每根的功率棒的規(guī)格，并計算每根的功率 2、根據(jù)爐子安裝功率和每根、根據(jù)爐子安裝功率和每根SiC棒功率確定根數(shù)棒功率確定根數(shù) 3、計算端電壓、計算端電壓 4、確定電壓調(diào)節(jié)范圍、確定電壓調(diào)節(jié)范圍 5 55 5 電熱元件的計算電熱元件的計算 2 10PdLW 棒允 P n P 安 棒 3 10 t UP R 棒 U調(diào)（調(diào)（0.35-2）U 1.79 5 56 6電熱元件的安裝電熱元件的安裝 一、電熱元件在爐內(nèi)的安裝方式一、電熱元件在爐內(nèi)的安裝方式 安裝原則安裝原則: : (1)