课程设计---热处理箱式电阻炉的设计

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1、 - 1 - 热处理设备及设计课程设计（说明书）热处理设备及设计课程设计（说明书） 题目：题目：热处理箱式电阻炉的设计热处理箱式电阻炉的设计 （生产率（生产率 80kg/h，温度，温度950） 院 （系 ） ： 机械工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： - 2 - 设计任务设计任务： 按工作要求可设计一台热处理电阻炉，其技术要求为： (1)用途：中碳钢、低合金钢件的退火、淬火及正火；处理对象为中小型零件 (2)生产率：80kg/h； (3)工作温度：最高使用温度950 一、炉型的选择 根据设计任务给出的技术要求和生产特点，本设计宜选用箱式热处理电阻炉。 二、确定炉体结构和尺寸

2、1炉底面积的确定 因为无法确定产品类型，故无法用一次装料量来计算炉底面积，只能用炉底强度来计 算。已知生产率为 80kg/h，则选择箱式炉用于淬火和正火时的单位面积炉底强度 h 为 110kg/(m2 h)，故可求得炉底有效面积 F1 = P/h = 80/110= 0.73m2 有效面积与炉底总面积的比例系数 K=F/F1=0.750.85，取系数为 0.84，则炉底实际面 积： F = F1/0.84 =0.73/0.84 =0.87m2 2炉底长度和宽度的确定 由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑装出料方便，取 L/B=3:2，因此，可求得 B =930mm L =1310mm 考虑到便于砌

3、砖，根据标准砖尺寸，取 L =1380mm，B =920mm。 3炉膛高度的确定 炉膛高度目前没有严格计算方法， 根据统计的资料炉膛高度 H 与炉底宽度 B 之比 H/B 通常在 0.50.9 之间，本设计根据炉子工作条件并考虑利于辐射与对流传热等因素，这里 取 H/B = 0.85，再根据标准砖尺寸，最终选定炉膛高度 H = 780mm。因此，确定炉膛尺寸 如下： 长 L = 230 8 = 1380mm 宽 B = 115 8 = 920mm - 3 - 高 H = 65 12 =780mm 为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空 间，确定工作室有效尺寸为

4、 L效 = 1320mm B效 = 860mm H效 = 720mm 4炉衬材料及厚度的确定 箱式电阻炉侧墙、前墙及后墙以及炉顶的工作环境类似，可采用相同炉衬结构，即二 层结构：115mm耐火的轻质粘土砖和 150mm 保温的膨胀蛭石。轻质粘土砖牌号为 QZ-13， 密度为1.3 g/cm3的， 膨胀蛭石的密度为0.2g/cm3。 炉底采用厚为115mm的搁砖和厚为65mm 的轻质粘土砖以及保温填料砌成。 三、砌体平均表面积计算 砌体外廓尺寸如附图 1 所示：则： L外= L+2 (115+150) = 1910mm B外= B+2(115+150) = 1450mm H外= H+(115+1

5、50) +65+230+115+f = 1579mm 式中：f - 拱顶矢高，此炉子采用 60 标准拱顶，拱弧半径 R = B，则 f = R(1-cos30 ) = 124mm。 1炉顶平均面积 炉顶内面积：F顶内 = (2R/6) L = 1.330m2 炉顶外面积：F顶外 = B外L 外=2.770m2 炉顶平均面积：F顶均=FF 顶 内顶 外= 1.919m2 2炉墙平均面积 炉墙面积包括侧墙面积及前后墙面积，为简化计算将炉门包括在前墙内，则： 炉墙内面积：F墙内 = 2LH+2BH = 2 1.380 0.780+2 0.920 0.780=3.588 m2 炉墙外面积：F墙外= 2

6、H外(L外+B外)= 2 1.579 (1.910+1.450) = 10.611m2 炉墙平均面积：F墙均=FF墙 内墙 外 = 6.170 m2 3炉底平均面积 - 4 - 炉底内面积：F底内=BL=0.920 1.380= 1.2696 m2 炉底外面积：F底外=B外 L外=1.450 1.910 = 2.7695m2 炉底平均面积：F底均=FF底 内底 外= 1.875m2 四、计算炉子功率 根据热平衡计算炉子功率 1加热工件所需的热量 Q件 工件在 950及 20时比热容分别为 C件2=0.163KJ/(kg )， C件1=0.12KJ/(kg )，则： Q件=g(C件2t1 - C件lt0) =110 (0.682 600-0.494 20) = 12196 kJ/h 2加热辅助夹具所需的热量 Q辅 根据公式 Q辅=5Q件=0.0512196=609.8 3通过炉