电阻炉设计与计算例题

热处理炉课程设计炉型中温实验箱式电阻炉学院专业学号学生姓名指导教师日期目录一设计任务书二炉型的选择三确定炉体结构尺寸3.1 炉膛尺寸3.2 炉体材料及结构3.3 炉衬尺寸四砌体平均表面积计算4.1 炉顶平均面积4.2 炉墙平均面积4.3 炉底平均面积五验证炉体结构设计的合理性5.1 求热流5.2 验算界面温度5.3 验算炉壳温度六炉子热效率计算七空炉升温时间的计算8.1 体积计算8.2 蓄热量的计算八电热元件的选择及计算九参考文献十设计小结一、热处理炉设计任务书编号：05专业年级班级：学号：姓名：(一)、基本条件1.炉型：中温实验箱式电阻炉2.最高工作温度：850℃3.炉壁外壳温度≤65℃4.炉膛尺寸（L×B×H）mm：400×250×200；5.空炉升温时间：≤60分钟7.额定功率4KW8.电源：三相，380V9.加热组件接法：星形(二)、设计要求1.砌体部分2.电热组件及接线部分、炉盖、炉壳构架3.标定主要技术数据（1）额定功率（2）额定电压（3）额定温度（4）电源相数（5）电热组件接法（6）炉膛有效尺寸（7）炉膛尺寸（8）空炉升温时间（9）外形尺寸4.提交资料（1）纸质和电子版本的《设计计算说明书》，规格：A4（2）纸质和电子版本的炉子总图(AutoCAD绘制)，幅面：A1mm 240==胆外耐内H H mm344252220H H mm 394252220B B mm 49252220L L =⨯+⨯+==⨯+⨯+==+⨯+=耐内耐外耐外 保温层尺寸：尺寸比较复杂，中间有支撑材料，这里只给出其厚度。

上、下、左、右、后面，包括炉门，厚度mm 115=温H四、验证炉体结构设计的合理性由于炉子结构比较对称，故作统一数据处理。

将炉门做为前墙处理，结构与其他部分的炉墙结构一样如下图：1s =52mm,2s =115mm 根据书[1] P 24公式（1-63） ∑++⋯++-=212211a s s s t t q nnn λλλ对于炉墙散热，先假设界面上的温度及炉壳温度，℃600′2=tmm 290B =耐内 mm 240=耐内Hmm344H mm 394B mm 492L ===耐内耐外耐外mm 115=温H'2t 满足要求。

实验室电阻炉设计一、设计要求设计一座容积为0.001M3，使用温度为1400℃的实验室电阻炉。

二、关于电阻炉1. 电阻炉（马弗炉）概念利用流经元件本身的电流，由于自身的电阻产生的焦耳热，从而使整个封闭炉膛的温度达到需要的温度，制品则放入炉膛中完成升温、烧结的过程，该种烧结炉，我们称之为马弗炉（muffle furnace）或电阻炉。

2. 电热窑炉特点（与火焰窑炉相比）易获得高温；精密控温；易实现真空、气氛、加压等烧结工艺；产品质量好、稳定；传热效率高，污染少；结构简单，劳动强度小，使用寿命长；生产成本较高。

其产量小，规模小，只适合实验室或小型试验、生产。

3. 电热窑炉的结构电热窑炉的结构包括：炉壳、炉衬、电热元件及辅助设备。

对于电热窑炉的炉壳要求气密性良好，而对炉衬的要求是耐高温、低蓄热、热损少、电绝缘性好。

电热元件则需要综合电阻炉的使用温度、升温速率、使用气氛、调压范围、恒温带范围、元件寿命及电器设备安全使用来考虑其材料、布局和连接方式。

辅助设备包括动力机械，电、水、气路系统，控温、调压装置，观察窗，测温孔和防暴器等。

图1.电热窑炉外观及结构4. 电阻炉的选型原则(1)烧成制品工艺要求（温度、气氛、温度均匀性）(2)烧成制品的形状、尺寸、装炉方式(3)生产规模、使用寿命、通用性5. 电阻炉的使用和维护(1)保护加热元件--机械损伤、超载使用、连接方式、安装间距、低熔有害物质的侵蚀等；(2)保护砌炉材料--使用温度、抗热震性、有害物质的侵蚀等；(3)保护热工仪表--防震、可靠接地、正常运行等；(4)保证水路、气路、电路的正常工作、便于维修等。

6. 常用电阻炉合金丝电阻炉、SiC电阻炉、MoSi2 电阻炉三、设计方案1. 确定炉型、炉膛尺寸容积为0.001M3 (1L)；炉膛尺寸设计为100mm*100mm*100mm；2. 选择电热元件元件材料t（℃）t max（℃）Ni-Cr合金1000 ~ 1100 1100 ~ 1200Fe-Cr-Al合金1200 ~ 1350 1300 ~ 1450SiC 1350 ~ 1450 1450 ~ 1550MoSi2∥1550 1650MoSi2⊥1600 ~ 1700 1700 ~ 1800Mo 真空1600 ~ 1650 1650Mo H2内绕1650~1750 2000Mo H2外绕1500~1600 2000表1.常用电热元件的最高使用温度（t max）和一般工作温度（t）所要设计的实验室电阻炉的使用温度喂1400℃，因此根据电热元件的使用温度（见表1）选择使用SiC棒加热（如图2）。

辽宁x x 大学热工过程与设备课程设计题目：热处理箱式电阻炉的设计（生产率150kg/h，功率39kw，工作温度≤600℃）院（系）：X X专业班级：X X学号：X X学生姓名：X X指导教师：X X起止时间：X X课程设计（论文）任务及评语目录一、炉型的选择 (2)二、确定炉体结构和尺寸 (2)三、砌体平均表面积设计 (4)四、计算炉子功率 (5)五、炉子热效率计算 (7)六、炉子空载功率计算 (7)七、空炉升温时间计算 (7)八、功率分配与接线 (9)九、电热元件材料选择与计算 (9)十、电热体元件图 (11)十一、电阻炉装配图 (11)十二、炉子技术指标 (11)参考文献 (12)设计任务：为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为：(1)用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的退火，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)生产率：150kg/ h；(3)工作温度：最高使用温度≤600℃；(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。

一、炉型的选择根据工件的特点与设计任务的要求及产量大小选择合适的炉型。

由于小批量生产，品种多和工艺稳定的要求拟选用箱式热处理电阻炉，不通保护气氛。

二、确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定炉底面积的计算方法有两种。

一种是根据一次装料量计算，另一种是根据炉底强度指标计算[1]。

因工件的加热周期和装炉量不明确，故不能用炉子一次装料量确定炉底面积，只能用炉底强度指标法。

已知生产率为150kg/h，按表5—1[1]选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积F=p/p0=150/120=1.25m2由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F1=0.75～0.85，取系数上限0.85，得到炉底实际面积：F=F/0.85= 1.25/0.85=1.47m22．炉底长度和宽度的确定对于热处理箱式电阻炉，设计时考虑装出料的方便，根据长度与宽度之比，取L/B=2:1，因此，可求得炉底宽度F=2.059mL=5.0/B=L／2=2.059／2=1.030m 为方便砌砖L=2205mm B=1048mm 3．炉膛高度的确定根据统计的资料，炉膛高度（H）对炉底宽度（B）之比H／B通常在0．52～0．9之间，大多数在0.8左右，根据炉子工作条件，取H／B=0.7左右，选定炉膛高度H=707mm。

RX-18-9中温箱式电阻炉设计设计者：尹宏林一、箱式电阻炉的工作原理：是利用电流通过电热元件时所产生的热效应，采取热辐射和炉膛内气体对流作用的形式将热量传递到被加热的工件上，使工件加热。

结构及特点：箱式电阻炉由炉体、测温系统和电控系统组成。

二、基本技术条件：1）箱式电阻炉；2）额定功率18kw；3）最高工作温度950℃；4）炉外壁温度小于60℃；设计计算的主要项目：1）确定炉膛尺寸；2）选择炉衬材料及厚度，确定炉体外型尺寸；3）计算炉子主要经济技术指标（热效率，空载功率，空炉升温时间）；4）选择和计算电热元件，确定其布置方法；5）写出技术规范三.炉体结构和尺寸确定1、炉体材料及结构炉胆材料：轻质粘土砖电阻丝是内置式，买入炉衬材料中，除了保证其有足够的耐热度外，以为要放加热工件，故还要保证其强度。

炉衬材料：耐火材料：轻质粘土砖紧贴炉衬，包裹在其周围保温材料：膨胀珍珠岩炉外壳与保温材料之间支撑材料：轻质粘土砖下方炉体材料，保温层和炉壳之间为膨胀珍珠岩。

必须江保温层支撑起来，故加支撑材料。

炉外壳材料：3mm厚的钢板表炉衬温度与炉衬厚度及结构2、炉衬尺寸因为功率及炉温一定，利用经验计算法计算出炉子的内表面积。

根据其功率以及工作温度，计算其炉膛的内表面积，公式如下：P=cτ-0.5F0.9（t／1000）1.55式中P——炉子功率kwτ——空炉升温时间hF——炉膛内壁面积m2t——炉温℃c——系数（热损失较大的炉子取30~35）要求设计的箱式电阻炉额定功率为为18kw，炉温为950℃，空炉损耗功率≤5已知p=18kw，空炉升温时间≤2h，炉温950℃，系数取30~35算得F=考虑箱式电阻炉装出料方便，同时参考RX3-15-9中温电阻炉的尺寸（热处理手册；机械工业出版社，第三卷、热处理电阻炉，表3-5），取L/B=2 H/B=0.83 得L=600mm，B=300mm，H =250mm验证炉体结构设计的合理性由于炉子结构比较对称，故作统一数据处理。

电工基础--------陆荣（计算题）例1－1某电动机的绕组用铜漆包线绕成，在运行前测得其电阻为10Ω，运行达到稳态时测得电阻为12Ω。

已知室温为20，求该电动机稳态运行时绕组的温度及温升。

解：已知＝20＝10Ω，＝12Ω由表1--1可知铜的电阻温度系数根据式(1-5)得电动机稳态运行时绕组的温度为：t=绕组的温升为t例1-2工程上常采用“伏安法”测量电阻，即利用直流电压表和电流表分别测量电阻的电压和电流，再由欧姆定律计算得出电阻的阻值。

如图1-11所示，在一电阻炉两端加上220V 的直流电压，测得电流为4.55A，试问电阻炉的电阻为多大？解由部分电路欧姆定律可知，电阻炉的电阻为R=Ω例1-3某工厂距离电源200m。

，电源的电动势为230V，内阻为0.06Ω，现采用截面积50m的铜导线供电。

工厂负载需要的电流为50A，各负载要求的电压为220V。

试求：（1）（2）实际电压U是否符合负载的要求？（3）若采用截面积为10负载两端的实际电压U 。

的铜导线供电是否合适？解：为便于分析，根据题意可画出如图1－13所示电路。

（1）根据全电路欧姆定律可以求得负载两端实际电压U：U=E即其中，R1为供电线路的总电阻，即因此，负载两端的实际电压为U=E—I(Ω=220V这里，供电线路的电阻相当于增加了电源内阻。

（2）因为各负载要求的电压均为220 V，所以采用并联连接方式，如图1－13所示，可以保证实际电压符合负载电压的要求。

（3）采用截面积为10的铜导线供电不合适。

因为当截面积减少到原来的1/5时，电阻将增加为原来的5倍，若电流不变，则线路上的电压降也将增加为原来的5倍；导致负载两端电压减小而得不到正常工作电压，因而不能正常工作。

另一方面，选用的导线截面积减小时，其安全载流量也相应减小。

当实际流过导线的电流超过安全载流量时，不仅不能保证导线安全正常地输电，而且有导致供电导线烧毁的危险。

例1-4 某维修电工希望将一只内阻=2KΩ，满偏电流（使表头满量程偏转的电流）=50的电流表表头改装成10V和250v的双量程电压表，试问：其应该如何改装？解该电流表表头满偏时，其电压为==2KΩ=0.1V为扩大其量程，应串联分压电阻，如图1－18所示。

工厂供电技术第二章计算题有一个机修车间，有冷加工机床30台，设备总容量为150kW，电焊机5台，共15.5kW，利用率只有65%，通风机4台，共4.8kW，车间采用380/220V线路供电，试确定该车间的计算负荷答：需要系数法得：1.冷加工机床容量：Pe（1）=150KW，取K d=0.2，73.1=?cos=tan,5.0P30(1)=Kd*Pe（1）=0.2*150=30kwQ30(1)= tanφP30（1）=1.73*30=51.9kvar2. 电焊机组：取K d=0.5，29.2=?cos=,4.0tanP30(2)=Kd*Pe（2）=0.5*15.5=7.75kwQ30(2)= tanφP30（2）=2.29*7.75=17.74kvar2. 通风机，取K d=0.8，75=?cos=tan,8.0.0P30(3)=Kd*Pe（3）=0.8*4.8=3.84kwQ30(3)= tanφP30（3）=0.75*3.84=2.88kvar总计算负荷为：P30=K∑P P30.i=0.8×(P30(1)+ P30(2)+ P30(3)) =0.8×(30+ 7.75+3.84)=mm KW Q30=K∑q Q30.i=0.97(Q30(1)+ Q30(2)+ Q30(3)) Kvar=nnKvarS30= P30 /cosφ=nnn KV AI30= S30/(3U)=nnn/(0.383)=xA某380/220v供电线路给大批生产的冷加工机床电动机供电,总容量为120kW，其中7.5Kw2台、5.5kw2台、4kw5台，其余为较小容量电动机。

使用需要系数法和二项式法分别计算其计算负荷。

解：需要系数法，Kd=0.2，73，cos==?.1tan,5.0总容量：Pe=∑Pei=120kW有功计算负荷：P30=K d Pe=0.2×120kW =24kW无功计算负荷：Q30= tanφP30=1.73×24kW =41.5 kvar视在计算负荷：S30= P30 /cosφ=48 KV A（2分）计算电流：I 30= S 30/(3U)= 72.9A （2分）二项式法，b=0.14 c=0.5 最大容量设备X=5，73.1tan ,5.0cos ==?? 总容量：Pe=∑Pei=120kW （2分）x 台最大容量的设备容量：Px=7.5 KW×2+5.5kw×2+4KW×1=30 kW （2分）有功计算负荷：P 30 = b Pe+ c Px =0.14×120kW+0.4×30 kW× =28.8kW （2分）无功计算负荷：Q 30= tanφP 30=173.×28.8kW =50 kvar （1分）视在计算负荷：S 30= P 30 /cosφ=58 KV A （1分）计算负荷：I 30= S30/(3U)= 88A （2分）1、某机修车间380V 线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW （其中较大容量电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW ，电阻炉1台2kW 。