第五章-热处理电阻炉的设计-PPT.ppt

第五章第五章 热处理电阻炉的设计热处理电阻炉的设计热处理电阻炉的设计是一项综合性的技术工作：热处理电阻炉的设计是一项综合性的技术工作：所所需需知知识识：炉炉子子知知识识；热热处处理理工工艺艺；机机械械设设计计；电电工工及温度控制等有关内容；及温度控制等有关内容；设计原则：密切结合生产实际，综合运用有关知识。设计原则：密切结合生产实际，综合运用有关知识。设计准备：详尽收集有关原始资料：设计准备：详尽收集有关原始资料：包包括括：生生产产任任务务(公公斤斤或或件件/小小时时或或年年)及及作作业业制制度度(一一、二二班班或或连连续续生生产产)；加加热热工工件件的的材材料料、形形状状、尺尺寸寸和和重重量量；工工件件的的热热处处理理工工艺艺规规程程和和质质量量要要求求；电电源源及及车车间间厂厂房房等等条条件件；炉炉子子的的制制造造维维修修能能力力和和投投资资金金额等。额等。2热处理电阻炉的设计内容热处理电阻炉的设计内容(1)(1)炉型的选择；炉型的选择；(2)(2)炉膛尺寸的确定；炉膛尺寸的确定；(3)(3)炉体结构设计炉体结构设计(包括炉衬、构架、炉门等包括炉衬、构架、炉门等)；(4)(4)电阻炉功率的计算及功率分配；电阻炉功率的计算及功率分配；(5)(5)电热元件材料的选择；电热元件材料的选择；(6)(6)电热元件材料的设计计算；电热元件材料的设计计算；(7)(7)炉用机械设备和电气、控温仪表的设计与选用；炉用机械设备和电气、控温仪表的设计与选用；(8)(8)技术经济指标的核算；技术经济指标的核算；(9)(9)绘制炉子总图、砌体图、零部件图、安装图和绘制炉子总图、砌体图、零部件图、安装图和编制电炉使用说明书等随机技术文件。编制电炉使用说明书等随机技术文件。35 51 1 炉型的选择与炉膛尺寸的确定炉型的选择与炉膛尺寸的确定一、炉型的选择一、炉型的选择 正正确确地地选选择择炉炉型型关关键键是是：满满足足工工艺艺及及产产量量的的要要求求；保保证证炉型在技术上是先进的；保证经济上是合理的。炉型在技术上是先进的；保证经济上是合理的。1 1、工件的特点：、工件的特点：形状、尺寸、质量和材质形状、尺寸、质量和材质例如：细长轴类工件，为防止变形宜用井式炉；例如：细长轴类工件，为防止变形宜用井式炉；大中型铸、锻毛坯件的退火、正火、回火等处理，则大中型铸、锻毛坯件的退火、正火、回火等处理，则宜用台车炉；宜用台车炉；小型轴承钢球、滚子等则选用滚简式炉等。小型轴承钢球、滚子等则选用滚简式炉等。42 2、技术要求和精度、技术要求和精度 加加热热温温度度、炉炉腔腔介介质质、冷冷却却速速度度、冷冷却却方方式式、表面状态、允许变形量等；表面状态、允许变形量等；例如：高合金钢模具淬火需要用高温炉；例如：高合金钢模具淬火需要用高温炉；精精加加工工零零件件表表面面要要求求不不氧氧化化则则需需要要保保护护气气氛炉、真空炉；氛炉、真空炉；有有表表面面硬硬度度及及化化学学热热处处理理要要求求的的则则需需渗渗碳碳、渗氮炉等。渗氮炉等。3 3、产量大小、产量大小生产量大、品种单一、工艺稳定情况下，可考生产量大、品种单一、工艺稳定情况下，可考虑使用连续炉；虑使用连续炉；对产量不大、品种多、工艺变化大的，则可考对产量不大、品种多、工艺变化大的，则可考虑使用箱式炉或箱式多用炉。虑使用箱式炉或箱式多用炉。54 4、劳动条件、劳动条件所所选选炉炉型型应应尽尽可可能能改改善善劳劳动动条条件件及及工工作作环环境境，提提高高机机械化和自动化水平，并防止污染。械化和自动化水平，并防止污染。5 5、炉子性能、炉子性能炉炉温温均均匀匀性性、准准确确性性、控控制制精精度度以以及及升升降降温温速速度度、能能耗指标等。耗指标等。6 6、所所采采用用的的能能源源、气气氛氛和和淬淬火火介介质质的的物物质质条条件和操作人员的技能件和操作人员的技能7 7、其它、其它车间厂房结构、地基、炉子建造维修、维护、投资等。车间厂房结构、地基、炉子建造维修、维护、投资等。总总之之，应应综综合合考考虑虑各各方方面面的的因因素素，以以“优优质质、高高效效、低低耗耗、清清洁洁、灵灵活活”为为目目标标，切切实实满满足足热热处处理理生产的要求。生产的要求。6几种常见的炉型选用情况：几种常见的炉型选用情况：汽车齿轮等渗碳零件汽车齿轮等渗碳零件大批量：推杆式渗碳炉及其组成的生产线；大批量：推杆式渗碳炉及其组成的生产线；中批量：转底式炉或密封箱式炉及其组成的生产线；中批量：转底式炉或密封箱式炉及其组成的生产线；小批量：井式气体渗碳炉；小批量：井式气体渗碳炉；轴承零件轴承零件大批量：辊底式炉及其生产线；大批量：辊底式炉及其生产线；中批量：震底炉或网带炉及其生产线；中批量：震底炉或网带炉及其生产线；小批量：我国常用盐炉；小批量：我国常用盐炉；滚珠，标准件：滚珠，标准件：滚筒式连续炉及其生产线或间隙炉滚筒式连续炉及其生产线或间隙炉长轴件长轴件大批量：辊底式炉及其生产线大批量：辊底式炉及其生产线小批量：井式炉小批量：井式炉7大件及长板件大件及长板件步进炉或台车炉步进炉或台车炉中小零件和标准件中小零件和标准件铸链炉、网带炉、震底炉、真空炉、盐浴炉和箱式炉铸链炉、网带炉、震底炉、真空炉、盐浴炉和箱式炉钢丝钢丝牵引式炉及其生产线牵引式炉及其生产线模具及刃具模具及刃具真空炉、盐浴炉真空炉、盐浴炉钢带等退火件钢带等退火件罩式炉、井式炉、箱式炉罩式炉、井式炉、箱式炉铸铁、铸钢退火、正火件铸铁、铸钢退火、正火件推杆式炉推杆式炉铝合金：铝合金：强风循环箱式炉强风循环箱式炉8大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点9二、炉膛尺寸的确定二、炉膛尺寸的确定炉膛尺寸确定依据炉膛尺寸确定依据工工件件的的形形状状、尺尺寸寸、技技术术要要求求、装装卸卸料料方方式式、操作方法和生产率；操作方法和生产率；考考虑虑造造成成炉炉膛膛内内良良好好的的热热交交换换条条件件，保保证证炉炉内内温度均匀性；温度均匀性；减减少少热热损损失失和和便便于于电电热热元元件件、炉炉内内构构件件更更换换以以及炉子维修等。及炉子维修等。10以箱式炉为例以箱式炉为例炉膛尺寸包括炉膛有效尺寸（指装载工件的炉膛尺寸包括炉膛有效尺寸（指装载工件的尺寸尺寸B B效效LL效效HH效效）炉膛砌砖体内腔尺寸炉膛砌砖体内腔尺寸BLHBLH；111 1、炉底面积、炉底面积一般原则：一般原则：工工件件与与电电热热元元件件或或工工件件与与炉炉膛膛前前、后后壁壁之之间间应保持一定距离；应保持一定距离；（原原因因：防防止止工工件件装装、出出料料时时碰碰撞撞电电热热元元件件和和保保证证工工件件温温度度的均匀性，一般为的均匀性，一般为0.10.10.15m0.15m）B B一一般般为为L L的的一一半半左左右右（L2mL2m），其其余余维维持持在在1/31/31/21/2。(1)(1)实际排料法实际排料法适用于生产批量不大，形状特殊的工件。适用于生产批量不大，形状特殊的工件。12（2 2）加热能力指标法）加热能力指标法当工件加热周期和装炉量不明确时，炉当工件加热周期和装炉量不明确时，炉底面积可根据炉底单位面积生产率底面积可根据炉底单位面积生产率p p0 0来计来计算。算。炉炉底底单单位位面面积积生生产产率率：炉炉子子在在单单位位时时间间内单位炉底面积所能加热的金属重量。内单位炉底面积所能加热的金属重量。教教材材p67p67页页表表4 42 2所所示示的的不不同同工工艺艺、不不同同炉型的单位面积炉底生产率。炉型的单位面积炉底生产率。经验计算方法：经验计算方法：132 2、炉膛高度、炉膛高度炉腔高度：炉底面至炉顶拱角的距离。炉腔高度：炉底面至炉顶拱角的距离。炉膛高度常决定于装料高度和电热元件的安装位置；炉膛高度常决定于装料高度和电热元件的安装位置；装料上方一般应保持装料上方一般应保持200200300mm300mm的空间。的空间。对对长长周周期期作作业业的的退退火火炉炉和和渗渗碳碳炉炉，炉炉膛膛应应高高一一些些，对对短短周周期期作作业业的的淬淬火火炉炉和和正正火火炉炉以以及及强强制制气气流流循循环环的炉子炉膛应低一些。的炉子炉膛应低一些。依依统统计计资资料料，炉炉膛膛高高度度与与宽宽度度之之比比多多数数在在0.50.50.90.9的的范范围围内内变变动动近近年年来来有有降降低低炉炉膛膛高高度度的的趋趋势势，对对上述比值常取中下限。上述比值常取中下限。井井式式炉炉的的炉炉膛膛尺尺寸寸通通常常按按工工件件和和夹夹具具的的实实际际布布置置情情况况确确定定。工工件件之之间间的的距距离离一一般般不不少少于于其其直直径径或或厚厚度度，工工件件至至电电热热元元件件的的距距离离应应保保持持在在0.10.10.2m0.2m，至至炉炉底底和炉顶的距离为和炉顶的距离为0.150.150.25m0.25m。14三、炉体结构设计三、炉体结构设计1、炉底、炉底152、炉壁、炉壁16炉壁炉壁17炉壁炉壁183、炉顶、炉顶拱顶拱顶193、炉顶、炉顶平顶平顶20四、炉衬厚度计算四、炉衬厚度计算以炉外壁面温度为标准进行计算，一般要求以炉外壁面温度为标准进行计算，一般要求炉顶面和炉外侧墙温升不超过炉顶面和炉外侧墙温升不超过5060。设炉内壁温度为设炉内壁温度为t1；外壁温度为；外壁温度为t270；室温；室温ta=20；则通过则通过1m2炉壁的热流密度为（参见附表炉壁的热流密度为（参见附表8）：）：21a）当采用单层炉衬，厚度为：）当采用单层炉衬，厚度为：b)当采用双层炉衬结构时，一般需选定耐火层的厚度，求出当采用双层炉衬结构时，一般需选定耐火层的厚度，求出接触面温度，然后在求出另一层的厚度。接触面温度，然后在求出另一层的厚度。C C）当采用三层炉衬结构时，要先假设确定两层厚度后，再求）当采用三层炉衬结构时，要先假设确定两层厚度后，再求第三层。第三层。225 52 2 电阻炉的功率计算电阻炉的功率计算 热热处处理理电电阻阻炉炉功功率率的的计计算算方方法法有有热热平平衡衡计计算算法法和和经经验验计计算算法两种。法两种。一、热平衡计算法一、热平衡计算法热热平平衡衡计计算算法法：根根据据炉炉子子的的输输入入总总功功率率(收收入入项项)应应等等于于各项能量消耗各项能量消耗(支出项支出项)总和的原则确定炉子功率的方法。总和的原则确定炉子功率的方法。1 1热处理电阻护的主要能量支出项热处理电阻护的主要能量支出项23电阻炉能量消耗的基本项电阻炉能量消耗的基本项有效热：有效热：工件吸收的热量工件吸收的热量Q Q件；件；无效热：无效热：通过炉壁散失的热量通过炉壁散失的热量Q Q散散；炉体蓄热量炉体蓄热量Q Q蓄蓄；炉内气体外溢损失热量炉内气体外溢损失热量Q Q溢溢；对外辐射损失热量对外辐射损失热量Q Q辐辐；炉内金属构件伸出炉外的短路损失热量炉内金属构件伸出炉外的短路损失热量Q Q短短；辅助构件（料盘、夹具）消耗热量辅助构件（料盘、夹具）消耗热量Q Q辅辅；可控气体热损失可控气体热损失Q Q控控；供电损失热量供电损失热量Q Q电电；24减少无效热常识：减少无效热常识：a a）连续作业炉增厚保温层；）连续作业炉增厚保温层；因因连连续续生生产产，炉炉子子蓄蓄热热损损失失是是一一次次性性损损失失，设设计计时时可可以以忽忽略略，所以应降低所以应降低Q Q散散。b b）周期式炉减少炉衬重量；）周期式炉减少炉衬重量；因因周周期期式式炉炉在在反反复复升升降降温温，累累计计Q Q蓄蓄大大，所所以以减减少少Q Q蓄蓄能能有有效效节节能。能。c c）低电压大电流供电增大线路截面尺寸；）低电压大电流供电增大线路截面尺寸；d d）可控气氛炉加强密封和采用自动装卸料；）可控气氛炉加强密封和采用自动装卸料；25电阻炉主要热量支出项目的计算方法：电阻炉主要热量支出项目的计算方法：（1 1）炉子能量消耗，包括：）炉子能量消耗，包括：加热工件的热量加热工件的热量(有效热量有效热量)；若将加热阶段作为热平衡时间单位，则：若将加热阶段作为热平衡时间单位，则：26（2 2）加加热热辅辅助助构构件件(料料筐筐、工工夹夹具具、支支承承架架、炉炉底扳及底扳及料盘等料盘等)所需热量所需热量Q Q辅辅278 8平平28293031(8)(8)其它热损失其它热损失Q Q它它此此项项热热损损失失包包括括末末考考虑虑到到的的各各种种热热损损失失及及一一些些不不易易精精确确计计算算的的热热损损失失，如如炉炉衬衬砖砖缝缝不不严严、炉炉子子长长期期使使用用后后保保温温材材料料隔隔热热性性能能和和炉炉子子密密封封性性能能降降低低以以及及热热电电偶偶、电电热热元元件件引出棒的热短路等造成的热损失。引出棒的热短路等造成的热损失。此此热热损损失失可可取取上上述述各各项项热热损损失失总总和和的的某某一一近近似似百百分分数数。通通常常对对箱箱式式炉炉为为10102020，对对机机械械化化炉炉为为2525，对对敞开式盐浴炉为敞开式盐浴炉为30305050。322 2炉子所需功率炉子所需功率（1 1）Q Q总总的计算的计算连续作业炉：连续作业炉：Q Q总总Q Q件件十十Q Q辅辅十十Q Q控控十十Q Q散散十十Q Q辐辐十十Q Q吸吸十十Q Q它它 （5 51010）因因为为连连续续作作业业炉炉工工作作时时，可可认认为为炉炉体体已已处处于于热热稳定状态，不再吸热，所以无稳定状态，不再吸热，所以无Q Q蓄；蓄；周期炉：周期炉：Q Q总总Q Q件件十十Q Q辅辅十十Q Q控控十十Q Q散散十十Q Q辐辐十十Q Q吸吸十十Q Q蓄蓄Q Q它它 一一般般周周期期炉炉亦亦可可以以式式（5 51010）先先计计算算Q Q总总后，再考核空炉升温时间，根据情况作出调整。后，再考核空炉升温时间，根据情况作出调整。33（2 2）炉子安装功率）炉子安装功率 K K：功功率率储储备备系系数数，实实际际生生产产中中还还必必须须考考虑虑某某些些具具体体情情况况，如如炉炉子子长长期期使使用用后后炉炉衬衬局局部部损损坏坏引引起起热热损损失失增增加加；电电压压波波动动、电电热热元元件件老老化化引引起起的的炉炉子子功功率下降以及工艺变化要求提高功率等；率下降以及工艺变化要求提高功率等；连续炉，连续炉，K K1.21.21.31.3；周期炉：；周期炉：K K1.41.41.51.5 Q Q总总：为维持炉子正常工作所必不可少的热量支出；：为维持炉子正常工作所必不可少的热量支出；34二、经验算法（常用）二、经验算法（常用）1 1、类比法、类比法 与与同同类类炉炉子子相相比比较较，当当炉炉膛膛尺尺寸寸和和炉炉体体结结构构确确定定后后，依依据据生生产产率率、升升温温时时间间等等方方面面的的具具体体要要求求，与与性性能能较较好好的的同同类类炉炉子子相相比比较较，而而确确定定新新设设计计炉炉子子的的功功率率。如如果果所所设设计计的的炉炉子子与与参参考考炉炉子子在在尺尺寸寸、炉炉衬衬材材料料的的选选择择以以及及技技术术指指标标等等方方面面有有所所不不同同，可可依据实际情况适当增减。依据实际情况适当增减。35 2 2经验公式法经验公式法 (a)(a)炉子功率可用下式计算：炉子功率可用下式计算：式中：式中：空炉升温时间空炉升温时间(h)(h)；F F炉膛内壁面积炉膛内壁面积(m(m2 2)t t炉温炉温()()；C C系数，热损失大的炉子，系数，热损失大的炉子，C C30303535；热损失小的炉子，；热损失小的炉子，C C20202525，单位为，单位为(kw(kwh h0.50.5)(m(m1.81.81.551.55)。这种方法适用于。这种方法适用于周期作业封闭式电阻炉，使用时需注意使用条件并参考有关文献。周期作业封闭式电阻炉，使用时需注意使用条件并参考有关文献。36（b）根据炉膛尺寸）根据炉膛尺寸375 53 3 功率的分配及电热元件的接线功率的分配及电热元件的接线 自习，自习，60605 54 4 常用电热元件材料及其选择常用电热元件材料及其选择 电热元件是热处理电阻炉的关键部件，电阻炉性能的好电热元件是热处理电阻炉的关键部件，电阻炉性能的好坏和使用寿命的长短与所选用的电热元件材料密切相关。坏和使用寿命的长短与所选用的电热元件材料密切相关。一、电热元件材料性能要求一、电热元件材料性能要求1 1、良好的耐热性及高温强度、良好的耐热性及高温强度 电电热热元元件件的的工工作作温温度度一一般般比比炉炉温温高高100100200200，所所用用材材料料必必须须具具有有良良好好的的耐耐热热性性和和一一定定的的高高温温强强度度，以以保保证证电电热热元元件件在在高高温温下下不不熔熔化化，不不氧氧化化，不不挥挥发发和和不不发发生生明明显显的的蠕蠕变变变变形形和和坍塌。坍塌。382 2、较大的电阻率、较大的电阻率 在在电电热热元元件件端端电电压压一一定定的的条条件件下下，电电热热元元件件发发出出的的功功率率与与其其电电阻阻成成反反比比，而而电电阻阻与与其其材材料料的的电电阻阻率率成正比，即：成正比，即：式中：式中：f f电热元件截面积电热元件截面积(mm(mm2 2)；L L长度长度(m)(m)。当当R R与与f f不变时，越大，则不变时，越大，则L L越短，节省材料，便于安装；越短，节省材料，便于安装；当当R R与与L L不变时，越大，则不变时，越大，则f f越大，提高强度，延长寿命。越大，提高强度，延长寿命。393 3、较小的电阻温度系数。、较小的电阻温度系数。电电热热元元件件材材料料的的电电阻阻温温度度系系数数越越大大，则则电电热热元元件件在在不不同同温温度度下下发发出出功功率率的的变变化化也也越越大大，电电阻阻炉炉功功率率就就不不稳稳。如如果果使使用用电电阻阻温温度度系系数数大大的的材材料料做做电电热热元元件件则则应应配配备备调调压压器器，保保证证炉子功率的稳定。炉子功率的稳定。4 4、较小的热膨胀系数、较小的热膨胀系数膨胀系数过大，则电热元件表面氧化膜易破坏，其氧化加速；膨胀系数过大，则电热元件表面氧化膜易破坏，其氧化加速；对热膨胀系数较大的电热元件安装时应留有充分的膨胀余地。对热膨胀系数较大的电热元件安装时应留有充分的膨胀余地。5 5、良好的加工性、良好的加工性 电热元件材料应便于加工成各种形状并具备良好的焊接性。电热元件材料应便于加工成各种形状并具备良好的焊接性。40二、常用电热元件材料及特点二、常用电热元件材料及特点 电热元件材料可分为金属材料和非金属材料两大类。电热元件材料可分为金属材料和非金属材料两大类。1 1金属电热元件材料金属电热元件材料 金属电热元件材料包括合金和纯金属两种，金属电热元件材料包括合金和纯金属两种，合金材料中又分为铁铬铝系和镍铬系。合金材料中又分为铁铬铝系和镍铬系。(1)(1)铁铬铝系铁铬铝系优点：熔点比镍铬合金高，耐热性好；电阻率大，电优点：熔点比镍铬合金高，耐热性好；电阻率大，电阻温度系数小，功率稳定，在含硫氧化性气阻温度系数小，功率稳定，在含硫氧化性气 氛中氛中无影响，价格便宜（应用广泛）；无影响，价格便宜（应用广泛）；缺点：塑性差，高温加热后晶粒粗大，脆性大，不抗缺点：塑性差，高温加热后晶粒粗大，脆性大，不抗渗碳、渗氮、含硫还原性气氛，渗碳、渗氮、含硫还原性气氛，常用牌号：常用牌号：0Cr25Al50Cr25Al5、0Cr27Al7Mo20Cr27Al7Mo2、0Cr23Al6Mo20Cr23Al6Mo2、1Crl3Al41Crl3Al4、0Cr25Al6RE0Cr25Al6RE等。等。41(2)(2)镍铬系镍铬系优优点点：高高温温加加热热不不脆脆化化，具具有有良良好好的的塑塑性性和和焊焊接接性性，便便于加工和维修，抗渗氮。于加工和维修，抗渗氮。缺缺点点：电电阻阻率率小小，电电阻阻温温度度系系数数较较大大，不不抗抗硫硫蚀蚀，价价格格昂贵。昂贵。常用牌号：常用牌号：Cr20Ni80Cr20Ni80、Crl5Ni60Crl5Ni60、Cr23Nil8Cr23Nil8等。等。(3)(3)纯金属纯金属常用金属：钼、钨和常用金属：钼、钨和TaTa（高温易氧化，常需在氢气、（高温易氧化，常需在氢气、氨分解气氛或真空中使用）；氨分解气氛或真空中使用）；优点：熔点很高，塑性很好，可作成线状、带状和筒优点：熔点很高，塑性很好，可作成线状、带状和筒状的电热元件，其中钼应用最广；状的电热元件，其中钼应用最广；缺点：电阻温度系数很大，常应附加调压器调节功率；缺点：电阻温度系数很大，常应附加调压器调节功率；价格昂贵，热处理炉中使用较价格昂贵，热处理炉中使用较少。少。422 2、非金属电热元件、非金属电热元件主主要要有有硅硅碳碳系系、碳碳系系和和硅硅钼钼系系三三种种。多多用用于于高高温温热热处处理理炉炉或真空炉。或真空炉。(1)(1)硅碳系硅碳系优优点点：电电阻阻率率大大，可可在在氧氧化化性性介介质质13501350下下长长期期工工作作，通通 常制成带状、棒状。常制成带状、棒状。缺缺点点：易易老老化化、脆脆性性大大、强强度度低低，安安装装使使用用中中需需避避免免碰碰撞，并需配调压器。撞，并需配调压器。(2)(2)碳系碳系石石墨墨、碳碳粒粒和和各各种种碳碳质质制制品品都都属属于于碳碳系系电电热热元元件件。常常用用于于1400140025002500中性气氛或真空中，最高可达中性气氛或真空中，最高可达36003600。优点：热膨胀系数小，电阻率大，易加工，耐急冷急热性优点：热膨胀系数小，电阻率大，易加工，耐急冷急热性好，价格低廉。好，价格低廉。43(3)(3)硅钼系（硅钼系（MoSiMoSi2 2）优优点点：耐耐高高温温，不不易易老老化化，最最高高使使用用温温度度可可达达1700170018001800，电电阻阻温温度度系系数数大大，便便于于在在低低温输入较大功率而缩短炉子升温时间，温输入较大功率而缩短炉子升温时间，缺点：在缺点：在13501350以上会软化，不能水平安装。以上会软化，不能水平安装。44三、电热元件的表面负荷三、电热元件的表面负荷1 1、电电热热元元件件的的表表面面负负荷荷（W W）：指指元元件件单单位位表面积上所发出的功率，单位为则表面积上所发出的功率，单位为则W/cmW/cm2 2。2 2、允许表面负荷（、允许表面负荷（W W允允）元元件件表表面面负负荷荷越越高高，发发出出的的热热量量就就越越多多，元元件件温温度度就越高，所用元件材料也越少；就越高，所用元件材料也越少；表面负荷过高，元件寿命会缩短；表面负荷过高，元件寿命会缩短；表表面面负负荷荷应应有有一一个个允允许许的的数数，W W允允取取决决于于元元件件材材料料和和工作温度。工作温度。3 3、W W允允的选取的选取总总原原则则：电电热热元元件件的的工工作作环环境境好好可可取取大大些些，环环境境差差可取小些。可取小些。45环境影响：有腐蚀气体和保护气体时可取低环境影响：有腐蚀气体和保护气体时可取低些；些；强制对流时可取更高些；强制对流时可取更高些；工件黑度小时应取低值；工件黑度小时应取低值；工作温度低取大些，工作温度高取工作温度低取大些，工作温度高取小些；小些；元件形状：带状应比丝状电热元件的值高；元件形状：带状应比丝状电热元件的值高；螺旋型元件螺距大，取大些；螺旋型元件螺距大，取大些；安装条件：电热元件不易更换时应取低值，安装条件：电热元件不易更换时应取低值，易更换时取高值。易更换时取高值。电热元件装在辐射管中或炉底电热元件装在辐射管中或炉底之下取低些；敞开在炉膛中可取之下取低些；敞开在炉膛中可取高些；高些；46常用元件的表面允许负荷常用元件的表面允许负荷475 55 5 电热元件的计算电热元件的计算 电电热热元元件件的的计计算算，主主要要包包括括元元件件的的截截面面尺尺寸寸、长长度度和和质质量量以以及及一一些些结结构构尺尺寸寸的的计计算算以以满满足足功功率率、使使用用寿寿命命和安装要求。和安装要求。一、金属电热元件的计算一、金属电热元件的计算1 1、电热元件的尺寸和重量、电热元件的尺寸和重量设炉子共有设炉子共有n n个电热元件，炉子的安装功率为个电热元件，炉子的安装功率为P P安安（KwKw），），则每个电热元件的功率为：则每个电热元件的功率为：48495051525354555 56 6 电热元件的安装电热元件的安装自习，教材自习，教材p.66-67p.66-675 57 7 电阻炉的性能试验及技术规范电阻炉的性能试验及技术规范一、电阻炉性能试验一、电阻炉性能试验1 1、电热元件冷态直流电阻的测定、电热元件冷态直流电阻的测定2 2、额定功率的测定、额定功率的测定3 3、空炉升温时间的测定、空炉升温时间的测定4 4、空载功率的测定、空载功率的测定5 5、炉温均匀性的测定、炉温均匀性的测定6 6、表面温升的测定、表面温升的测定二、电阻炉的技术规范二、电阻炉的技术规范额定功率（额定功率（KwKw）、额定温度（）、额定温度（）、额定电压（）、额定电压（V V）、相数、）、相数、电热元件接法、空载功率（电热元件接法、空载功率（KwKw）、空炉升温时间（）、空炉升温时间（h h）、最）、最大技术生产量（大技术生产量（Kg/hKg/h）、最大一次装料量（）、最大一次装料量（KgKg）、工作空间）、工作空间尺寸、外廓尺寸、重量等等。尺寸、外廓尺寸、重量等等。565 58 8 热处理电炉设计计算举例热处理电炉设计计算举例见下发材料见下发材料设炉墙外壁为设炉墙外壁为7070，室温为，室温为2020，则：，则：设耐火层厚设耐火层厚0.115m，硅酸铝纤维厚，硅酸铝纤维厚0.08m，硅藻土砖厚？，硅藻土砖厚？5758硅藻土砖厚应为：硅藻土砖厚应为：若保温层都为硅酸铝纤维，则：若保温层都为硅酸铝纤维，则：596061626364