熱處理爐課程設(shè)計

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1、熱處理電阻爐設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)（見教材80頁）二、爐型選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)給出的生產(chǎn)特點(diǎn)，選用中溫（650~1000℃）箱式熱處理電阻爐，爐膛不通保護(hù)氣氛，為空氣介質(zhì)。三、確定爐膛尺寸1.理論確定爐膛尺寸（1）確定爐底總面積爐底總面積的確定方法有兩種：實(shí)際排料法和加熱能力指標(biāo)法。本設(shè)計用加熱能力指標(biāo)法來確定爐底面積。已知爐子生產(chǎn)率，按教材表5-1選擇適用于淬火、正火的一般箱式爐，其單位爐底面積生產(chǎn)率。因此，爐子的爐底有效面積（可以擺放工件的面積）可按下式計算：通常爐底有效面積和爐底總面積之比值在0.75～0.85之間選擇。爐子小取小值；爐

2、子大取大值。本設(shè)計取中值0.8，則爐底總面積為，（2）確定爐膛的長度和寬度爐底長度和寬度之比在3/2～2之間選擇。考慮到爐子使用時裝、出料的方便，本設(shè)計取，則爐子爐底長度和寬度分別為:（3）確定爐膛高度爐膛高度和寬度之比在0.5～0.9之間選擇，大爐子取小值，小爐子取大值。本設(shè)計取中值0.7，則爐膛高度為：161.實(shí)際確定爐膛尺寸為方便砌筑爐子，需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸（230×113×65mm），并考慮砌縫寬度（砌磚時兩塊磚之間的寬度，2mm）、上、下磚體應(yīng)互相錯開以及在爐底方便布置電熱元件等要求，進(jìn)一步確定爐膛尺寸。依據(jù)理論計算的爐膛長

3、度、寬度和高度，進(jìn)一步確定爐膛尺寸如下：；注意：實(shí)際確定的爐膛尺寸和理論計算的爐膛尺寸不要差別太大。2.確定爐膛有效尺寸為避免熱處理工件與爐膛內(nèi)壁、電熱元件和放置電熱元件的擱磚發(fā)生碰撞，應(yīng)使工件與爐膛內(nèi)壁保持一定的距離。工件應(yīng)放置的爐膛的有效尺寸內(nèi)。爐膛有效尺寸確定如下：四、爐襯材料的選擇及其厚度的確定爐襯材料的選擇及其厚度的計算應(yīng)滿足在穩(wěn)定導(dǎo)熱的條件下，爐殼溫度小于60℃。由于爐子外壁和周圍空氣之間的傳熱有輻射和對流兩種方式，因此輻射換熱系數(shù)和對流換熱系數(shù)之和統(tǒng)稱為綜合傳熱系數(shù)。爐殼包括爐墻、爐頂和爐底。這三部分外壁對周圍空氣的綜

4、合傳熱系數(shù)不同（見教材附表2），所以三部分爐襯材料的選擇及其厚度也不同，必須分別進(jìn)行計算。1.爐墻爐襯材料的選擇及其厚度的計算爐子的兩邊側(cè)墻和前后墻可采用相同的爐襯結(jié)構(gòu)，同時為簡化計算，將爐門看作前墻的一部分。16設(shè)爐墻的爐襯結(jié)構(gòu)如圖所示，耐火層是113mm厚的輕質(zhì)粘土磚（QN—0.8），保溫層是60mm厚、密度為350kg/m3的普通硅酸鹽耐火纖維氈和230mm厚的A級硅藻土磚（耐火材料和保溫材料的選擇參照教材附表3和附表4）。這種爐襯結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下，是否滿足爐墻外壁溫度小于60℃，應(yīng)首先求出熱流密度，然后計算進(jìn)行驗(yàn)證。在爐

5、墻內(nèi)壁溫度950℃、爐殼周圍空氣溫度20℃的穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下，通過爐墻向周圍空氣散熱的熱流密度為：1)的確定分別是輕質(zhì)粘土磚、硅酸鹽耐火纖維氈和硅藻土磚的厚度（m）。若考慮它們之間2mm的砌縫寬度，則的厚度為：；；。2)，的確定分別是輕質(zhì)粘土磚、硅酸鹽耐火纖維氈和硅藻土磚的平均熱導(dǎo)率（W/m·℃）;是爐殼對周圍空氣的綜合傳熱系數(shù)（W/m·℃）。要求出和，首先必須假定各層界面溫度和爐殼溫度。設(shè)輕質(zhì)粘土磚和硅酸鹽耐火纖維氈之間的界面溫度850℃，硅酸鹽耐火纖維氈和硅藻土磚之間的界面溫度620℃，爐墻外殼溫度55℃<60℃。如圖所示。l求輕

6、質(zhì)粘土磚的平均導(dǎo)熱率查教材附表3，可得輕質(zhì)粘土磚（QN—0.8）的平均導(dǎo)熱率為：（為平均溫度）=0.485W/m·℃l求硅酸鹽耐火纖維氈的平均導(dǎo)熱率16硅酸鹽耐火纖維氈的平均溫度℃。根據(jù)教材附表4查得，密度為350kg/m3的普通硅酸鹽耐火纖維氈700℃、1000℃的熱導(dǎo)率分別為0.121W/m·℃和0.122W/m·℃。在700℃——1000℃溫度范圍內(nèi)，可近似認(rèn)為其平均導(dǎo)熱率與溫度成線性關(guān)系。則有：W/m·℃l求硅藻土磚的平均導(dǎo)熱率查教材附表3，可得A級硅藻土磚的平均導(dǎo)熱率為：=0.183W/m·℃l求爐墻外殼對周圍空氣的綜合傳

7、熱系數(shù)當(dāng)爐墻外殼溫度為55℃，周圍空氣為20℃時，由教材附表2可查得，外殼為鋼板或涂灰漆表面時，對周圍空氣的綜合傳熱系數(shù)為：W/m2·℃1)求熱流密度將以上數(shù)據(jù)代入求熱流密度的表達(dá)式中，可求得熱流密度為：2)驗(yàn)算各界面溫度和爐墻外殼溫度是否滿足設(shè)計要求l輕質(zhì)粘土磚和硅酸鹽耐火纖維氈之間的界面溫度為：℃相對誤差為，滿足設(shè)計要求，不必重算。l硅酸鹽耐火纖維氈和硅藻土磚之間的界面溫度為：℃；16相對誤差為，滿足設(shè)計要求，不必重算。l爐墻外殼溫度為：58℃＜60℃；因爐墻外殼溫度小于60℃，故爐墻爐襯材料及其厚度的選擇滿足設(shè)計要求。若實(shí)際計

8、算后，外殼溫度大于60℃，必須重新選擇爐墻爐襯材料及其厚度。1.爐頂爐襯材料的選擇及其厚度的計算設(shè)爐頂?shù)臓t襯結(jié)構(gòu)為，耐火層是113mm厚的輕質(zhì)粘土磚（QN—0.8），保溫層是厚度60mm、密度350kg/m3的普通硅酸鹽耐火纖維氈和厚