2022年6工艺设计模板KW.docx
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1、精品学习资源热处理设备设计说明书材料科学与工程2003 级金属材料工程王扬0307024308马臣 教授设计题目105KW 中温箱式电阻炉设计学 院年 级专 业同学姓名学 号指导老师欢迎下载精品学习资源目 录1 前言 11.1 本设计的目的、意义11.1.1 本设计的目的 11.1.2 本设计的意义 11.2 本设计的技术要求 11.2.1 技术要求 11.3 热处理炉的进呈现状21.3.1 国外热处理行业的能源利用情形21.4 我国热处理行业存在的问题 22 设计说明 32.1 炉型挑选 32.2 确定炉体结构和尺寸32.2.1 依据体会公式法运算炉子的炉膛砌砖体内腔的尺寸L*B*H32.2
2、.2 确定工作室有效尺寸 L 效 B 效 H 效 32.2.3 炉衬材料及厚度的确定32.2.4 砌体平均表面积运算 42.2.5 炉顶平均面积 42.2.6 炉墙平均面积 42.2.7 炉底平均面积 42.3 运算炉体的热散失 52.3.1 求热流量 52.3.2 验算交界面上的温度 t2 墙 t3 墙 52.3.3 验算炉壳温度 t4 墙 62.4 运算炉墙散热缺失 Q 墙散 62.4.1 运算炉墙散热缺失 62.4.2 开启炉门的辐射热缺失Q 辐 62.4.3 开启炉门溢气热缺失 Q 溢 72.4.4 其它热缺失 Q 它 72.4.5 工件吸取的热量 72.5 炉子生产率的运算 72.5
3、.1 炉子生产率运算 72.5.2 正常工作时的效率 72.5.3 保温阶段关闭炉门时的效率 7欢迎下载精品学习资源2.6 炉子空载功率运算 82.7 空炉升温时间运算 82.7.1 炉墙及炉顶蓄热 82.7.2 炉底蓄热运算 82.7.3 炉底板蓄热 92.8 功率的安排与接线 92.9 电热元件材料挑选及运算 102.9.1 求 950时电热元件的电阻率pt102.9.2 确定电热元件表面功率102.9.3 每组电热元件功率 102.9.4 每组电热元件端电压 102.9.5 电热元件直径 102.9.6 每组电热元件长度和重量 102.9.7 电热元件的总长度和总重量 102.9.8 校
4、核电热元件表面负荷112.9.9 电热元件在炉膛内的布置 112.10 炉子技术指标 11 3 附录 123.1 装配图 123.2 电阻丝 133.3 电阻丝接线示意图 144 参考文献 15欢迎下载精品学习资源1 前 言1.1 本设计的目的、意义1.1.1 本设计的目的设计一台电阻加热炉,额定功率为105KW ,使其加热温度在650 - 1000之间,周期式成批装料,长时间连续生产;用于中碳钢,低合金钢毛坯或零件的淬火,正火及调质处理,处理对象为中小型零件,无定型产品,处理批量为多品种,小批量;1.1.2 本设计的意义通过本次热处理炉设计,明白中温热处理炉的基本结构,把握热处理炉设计的基本
5、方法,熟识热处理炉在工厂中的实际应用以及进一步娴熟工程制图的方法,为以后的工厂实际奠定基础;1.2 本设计的技术要求1.2.1 技术要求1 用途:中碳钢,低合金钢毛坯或零件的淬火,正火及调质处理,处理对象为中小型零件,无定型产品,处理批量为多品种,小批量;2额定功率: 105KW3工作温度:中温 650 -1000 )4生产特点:周期式成批装料,长时间连续生产;欢迎下载精品学习资源1.3 热处理炉的进呈现状1.3.1 国外热处理行业的能源利用情形在国外推出的热处理节能措施中,主要考虑的就是改进设备和革新工艺的技术措施,主要措施有以下几个方面:1. 加强合理利用热能的理论讨论和实际应用;2. 采
6、纳直接掌握炉内气氛碳势、氮势、氧势的传感器和执行机构,可以获得肯定的节能成效;3. 采纳新型的保温材料,可削减 20%以上的热缺失;4. 采纳直接加热工件的方法,可削减蓄热缺失和辐射缺失,也可有效的节省能源;5. 改进料盘、夹具的结构,减轻耐热钢构件的重量,增加强度,削减料盘夹具的无效加热缺失;1.4 我国热处理行业存在的问题由于我国工业起步较晚,现行的热处理装备水平普遍落后,主要有以下几个方面:1. 设备负荷率低,装炉量不足;2. 设备的利用率低;3. 加热设备落后;4. 无效热消耗多;5. 工艺落后;目前,我国的热处理工艺普遍落后,过于保守;欢迎下载精品学习资源2 设计说明2.1 炉型挑选
7、依据设计任务给出的生产特点,拟选用中温箱式热处理电阻炉,不通爱护气氛;2.2 确定炉体结构和尺寸2.2.1 依据体会公式法运算炉子的炉膛砌砖体内腔的尺寸L*B*H体会公式:欢迎下载精品学习资源P安=Ct 升0.5F0.9/m* , 空炉 升 温 时 间 假 定 为4h , 炉 温 为T=1000 , 故105=30*4o0.5 *F0.9 *1000/1000 )1.55运算得 F=8.69m 2欢迎下载精品学习资源依据炉膛面积运算公式F=2*B*H+2*L*H+B*L+2* *B*L*依据体会一般有L=2BH=0.7B2依据12 式运算得 L=2.05m B=1.03m H=0.72m依据标
8、准热处理炉砖尺寸 *8+230*0.5+2=1973mm B=120+2*4+113+2+65+2*2+113+2*2=967mm H=65+2*10+37=707mm2.2.2确定工作室有效尺寸 L 效B 效H 效为防止工件与炉内壁或电热元件砖相碰撞,应使工件与炉膛内壁之间有肯定的空间,确定工作室有效尺寸为L效=1700mmB 效=700mmH 效=500mm2.2.3 炉衬材料及厚度的确定由于侧 墙, 前墙及 后墙 的工 作条件 相像 ,采 用相同 炉衬 结构 ,即113mmQN-1.0轻质黏土转 +50mm密度为 250kg/m3 的一般硅酸铝纤维毡+113mmB级硅藻土砖;3炉顶采纳
9、113mmQN-1.0轻质黏土砖 +80mm密度为 250kg/m 的一般硅酸铝欢迎下载精品学习资源纤维毡, +115mm膨胀珍宝岩;3炉底采纳三层 QN-1.0 轻质黏土砖 =1973+115+50+115+230=2483mm B外=B+2*115+50+115=967+2*115+50+115=1527mm H外=H+f+115+80+115+67*4+50+182=707+130+310+268+50+182=1647欢迎下载精品学习资源o式中: f-拱顶高度,此炉采纳 60 f 可由 f=R1-cos30 o求得;2.2.5 炉顶平均面积标准拱顶,取拱弧半径 R=B,就2欢迎下载精品
10、学习资源F 顶内 =2 R/6*L=2*3.14*0.967*1.973/6=2.025mF顶外 =B 外*L 外=2.483*1.527=3.903 m 2F顶均 = F 顶内* F 顶外 =2.025*3.903=2.82 m 22.2.6 炉墙平均面积炉墙平均面积包括侧墙及前后墙,为简化运算将炉门包括在前墙;F墙内 =2LH+2BH=2HL+)B=2*0.7071.973+0.967 )=4.150m2F墙外 =2H外L 外+B 外)=2*1.6472.483+1.527 )=13.39 m2F墙均 = F 墙内* F 墙外 =4.15*13.39=7.45 m 22.2.7 炉底平均面
11、积F 底内 =B*L=0.967*1.973=1.93 m 22F底外 = B 外 *L 外=2.483*1.527=3.90 m 2F 底均= F 底内 F 底外=1.93*3.9=2.74 m欢迎下载精品学习资源2.3 运算炉体的热散失由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相像,故作统一数据处理,为简化运算,将炉门包括在前墙内;依据公式 Q散=t 1-t n+1/ Si/ 入 iFi对于炉墙散热,第一假定界面上的温度及炉壳温度,t 2墙=780, t 3墙4墙=485, t =60就耐火层 S1 的平均温度 ts 1 均=950+780) /2=865 硅酸铝纤维层 S2 的平均温度 ts2 均=7
12、80+485)/2=632.5 硅酸土砖层 S3 的平均温度 t s3 均=485+60)/2=272.5 S2 S 3 层炉衬的热导率由附表3 查得-3欢迎下载精品学习资源 1=0.29+0.256*10-3ts 1 均欢迎下载精品学习资源=0.29+0.256*10*865=0.511W/m)-3-3 3=0.131+0.23*10t s3 均=0.131+0.23*10*272.5=0.194W/m)一般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畴内近似认为其热导率与温度呈线形关系由 ts2 均=632.5 得 2=0.129 W/m)当炉壳温度为 60 室温为 20 由附
13、表 2 经近似运算得a =12.11 W/m)2.3.1 求热流量q 墙=t g-t a)/s 1/ 1+s2 / 2+s3/ 3+1/a )=950-20) /0.115/0.511+0.05/0.129+0.115/0.194+1/12.1)=730.4W/2.3.2 验算交界面上的温度 t 2 墙 t 3 墙t 2 墙 =t 1 -q 墙*s 1/ 1 )=950-730.4*0.115/0.511) =788.6 欢迎下载精品学习资源= t 2 墙 -t 2墙 )/ t2墙 =788.6-780 )/780=1.1%欢迎下载精品学习资源 5% 满意设计要求不需要重算;t 3 墙 = t
14、 2 墙 -q 墙*s 2/ 2) =788.6-730.4*0.05/0.129) =497.8 = t 3 墙-t 3墙 )/ t3 墙 =497.8-485 )/485=2.64% 5% 满意设计要求不需要重算;欢迎下载精品学习资源2.3.3 验算炉壳温度 t 4 墙t 4墙= t 3 墙 -q 墙*s 3/ 3) =497.8-730.4*0.115/0.194)=64.9 70 满意一般热处理电阻炉表面升温小于50的要求;2.4 运算炉墙散热缺失 Q墙散2.4.1 运算炉墙散热缺失Q墙散=q 墙*F 墙均 =730.4*7.45=5441.48 W同理可以求得 t 2 顶=844.3
15、 t 3 顶=562.6 t 4 顶=53q 顶=485.4W/t 2 底=782.2 t3 底=568.5 t 4 底=53.7 q 底=572.2W/炉顶通过炉衬散热Q顶散=q 顶*F 顶均=485.4*2.82=1368.83 W炉底通过炉衬散热Q底散=q 底*F 底均=572.2*2.74=1567.83 W就整个炉体散热缺失 其中 1W=3.6KJ/h) Q散= Q 墙散 +Q底散+Q顶散=5441.48+1368.83+1567.82=8378.13=30161.32KJ/h欢迎下载精品学习资源2.4.2 开启炉门的辐射热缺失 Q辐设装出料所需时间为每小时 6 分钟Q辐=3.6*5
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