热处理炉课程设计[精选].doc
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热处理电阻炉设计
设计任务(见教材80页)
炉型选择
根据设计任务给出的生产特点,选用中温(650~1000℃)箱式热处理电阻炉,炉膛不通保护气氛,为空气介质。
确定炉膛尺寸
理论确定炉膛尺寸
确定炉底总面积
炉底总面积的确定方法有两种:实际排料法和加热能力指标法。本设计用加热能力指标法来确定炉底面积。已知炉子生产率,按教材表5-1选择适用于淬火、正火的一般箱式炉,其单位炉底面积生产率。因此,炉子的炉底有效面积(可以摆放工件的面积)可按下式计算:
通常炉底有效面积和炉底总面积之比值在0.75~0.85之间选择。炉子小取小值;炉子大取大值。本设计取中值0.8,则炉底总面积为,
确定炉膛的长度和宽度
炉底长度和宽度之比在3/2~2之间选择。考虑到炉子使用时装、出料的方便,本设计取,则炉子炉底长度和宽度分别为:
确定炉膛高度
炉膛高度和宽度之比在0.5~0.9之间选择,大炉子取小值,小炉子取大值。本设计取中值0.7,则炉膛高度为:
实际确定炉膛尺寸
为方便砌筑炉子,需根据标准砖尺寸(230×113×65mm),并考虑缝宽2mm)、上、下砖错开论计炉长宽进炉;
注意:实际确定的炉计炉
炉衬材料的选择及其厚度的确定
炉衬材料的选择及其厚度的计算应满足在稳定导热的条件下,炉壳温度小于60℃。由于炉子外壁和周围空气之间的传热有辐射和对流两种方式,因此辐射换热系数和对流换热系数之和统称为综合传热系数。炉壳炉墙炉顶炉这三对围的综传热数见2),所以三部分炉衬选择须别进计
炉墙炉衬材料的选择及其厚度的计算
炉子的两边侧墙和前后墙可采用相同的炉衬结构,同时为简化计算,将炉门看作前墙的一部分。
设炉墙的炉衬结构如图所示,耐火层是113mm厚的轻质粘土砖(QN—0.8),保温层是60mm厚、密度为350kg/m3的普通硅酸盐耐火纤维毡和230mm厚的A级硅藻土砖(耐火材料和保温材料的选择参照教材附表3和附表4)。这种炉衬结构在稳定导热条件下,是否满足炉墙外壁温度小于60℃,应计进验证950℃、炉壳围气温20℃的稳导热条过炉墙围热热流为:
的确定
分别是轻质粘土砖、硅酸盐耐火纤维毡和硅藻土砖的厚度(m)。若考虑它们之间2mm的砌缝宽度,则的厚度为:
;;。
,的确定
分别是轻质粘土砖、硅酸盐耐火纤维毡和硅藻土砖的平均热导率(W/m·℃);是炉壳对围的综传热数W/m·℃)。
要求出和,首先必须温炉壳温设850℃,硅酸盐耐火纤维毡和硅藻土砖之间的界面温度620℃,炉壳温55℃60℃。如图3,可得轻质粘土砖(QN—0.8)的平均导热率为:
(为平均温度)
=0.485 W/m·℃
求硅酸盐耐火纤维毡的平均导热率
硅酸盐耐火纤维毡的平均温度℃。根据教材附表4查得,密度为350kg/m3的普通硅酸盐耐火纤维毡700℃、1000℃的热导别为0.121 W/m0.122 W/m·℃。在700℃——1000℃温围内认为导热温线关则
W/m·℃
求硅藻土砖的平均导热率
查教材附表3,可得A级硅藻土砖的平均导热率为:
=0.183 W/m·℃
求炉墙外壳对围的综传热数当炉墙外壳温为55围为20时2可查得,外壳为钢面时对围的综传热数为: W/m2·℃
求热流密度
将数热流达式热流为:
验算各界面温度和炉墙外壳温度是否满足设计要求
轻质粘土砖和硅酸盐耐火纤维毡之间的界面温度为:
℃
相对误为满设计℃;
相对误为满设计58℃<60℃;
因炉墙外壳温60℃,故炉墙炉衬选择满设计实际计壳温60℃,必须新选择炉墙炉衬QN—0.8),保温层是厚度60mm、密度350kg/m3的普通硅酸盐耐火纤维毡和厚度113mm的膨胀珍珠岩。
在炉顶内壁温度950℃、炉壳围气温20℃的稳导热条过炉围热热流为:
的确定
分别是轻质粘土砖(QN—0.8)、普通硅酸盐耐火纤维毡和膨胀珍珠岩的厚度。若考虑它们之间2mm的砌缝宽度,则的厚度为:
;;。
的确定
分别是轻质粘土砖、硅酸盐耐火纤维毡和膨胀珍珠岩的平均热导率(W/m·℃);是炉壳对围的综传热数W/m·℃)。要求出和,首先必须温炉壳温设860℃,硅酸盐耐火纤维毡和膨胀珍珠岩之间的界面温度580℃,炉壳温55℃60℃。
的确定
的确定
的确定
的确定
热流密度的计算
将数热流达式热流为:
验算界面温度和炉顶外壳温度
轻质粘土砖和硅酸盐耐火纤维毡之间的界面温度为:
℃
相对误为满设计℃;
相对误为满设计57℃<60℃;
因炉外壳温60℃,故炉炉衬选择满设计实际计壳温60℃,必须新选择炉墙炉衬QN—0.8),保温层是厚度80mm、密度350kg/m3的普通硅酸盐耐火纤维毡和(113+2)+(65+2)×2=249mm厚的A级硅藻土砖。
在炉底内壁温度950℃
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