【正文】 與爐膛容積、功率之間的關系。 三、爐子功率分配和電熱元件接線 (1)箱式、臺車式電阻爐 1）爐膛長度不超過 1m的小型箱式爐，可將功率平均分布。 2）功率小于 100kW的不必分段布置功率，但可在溫度較低或需要加大功率處，將電熱元件排得密些。 3）較大型箱式及臺車式爐，應在爐門上布置一定電熱元件。 4）新型箱式爐后墻亦安裝了電熱元件。在爐口一端約占爐膛長度1/3～ 1/4處加大平均功率的 15%～ 25%左右，在加大功率處也可將電熱元件排布得密些。 (2) 井式電阻爐 電熱元件一般只布置在爐內壁四周，爐底一般不布置電熱元件。 在爐膛深度方向上，應采取功率相同的數(shù)個加熱區(qū)，每區(qū)的高度約略等于爐膛的直徑。 (3) 連續(xù)式作業(yè)電阻爐 根據(jù)工件加熱的要求，計算出爐內加熱、保溫等各段功率，但爐子兩端的進出料段應各加大平均功率的 20%左右。 我國供電系統(tǒng)中大多采用線電壓為 380V的三相供電電壓 。 決定爐子接線時，必須同時考慮功率、電壓、相數(shù)等量。 （ 1） 當爐子功率小于 25kW時，采用 220V串聯(lián)或 380V串聯(lián)聯(lián)結 （ 2） 當爐子功率為 25～ 75kW時，采用三相 380V星形聯(lián)結或三相 220V 三角形聯(lián)結。 （ 3） 當爐子功率大于 75kW時，可將電熱元件分成兩組或兩組以上的三相 380V星形聯(lián)結或三相 220V三角形聯(lián)結，每組功率以 30～ 75kW為宜，即每相功率在 10～ 25kW之間。 目的： 每一電熱元件的功率不至于過大，便于調節(jié)爐溫并保持其均勻性，而且電熱元件的尺寸也比較合適，便于布置安裝。 167。 、計算與安裝 一、電熱元件材料應具有的性能 (1)高的耐熱性和高溫強度 電熱元件的工作溫度應比爐膛溫度高 100～ 200℃ 在高溫長時間工作時不氧化、不變形、不熔化、不倒塌。 (2)高的電阻率 在電熱元件端電壓一定，爐子的功率一定時， 電熱元件的電阻率 ρ越大，所使用電熱元件的長度就會越短， 既能節(jié)約材料又便于安裝。 (3)小的電阻溫度系數(shù) 電熱元件的電阻率會隨溫度的變化而變化，因而在不同溫度下爐子的功率也會不同。 選擇電阻溫度系數(shù)小的電熱元件，可保持比較穩(wěn)定的功率。電熱元件電阻值隨溫度變化的規(guī)律，可用式 (22)來表示： (4)較小的熱膨脹系數(shù) 電熱元件的熱膨脹系數(shù)不能太大，而且在設計安裝電熱元件時，應留有一定的膨脹余量。 (5)良好的加工性 加工性指電熱元件的成型能力和可焊接的能力。 (6)抵抗不良氣氛侵蝕的能力 (7)低成本 二、常用電熱元件的材料及其性能 包括金屬材料和非金屬材料兩大類 1. 金屬電熱元件 分為合金類鐵鉻鋁系、鎳鉻系及高熔點金屬三類。 2. 非金屬電熱元件 非金屬電熱元件主要有以下三類： (1)碳化硅電熱元件 主要成分為 SiC，元件形狀為棒狀，故稱為硅碳棒。 硅碳棒材質脆，強度低，易斷裂，安裝使用過程中要特別注意。 (2)二硅化鉬電熱元件 主要原料是硅粉和鉬粉，用粉末冶金方法燒結壓制而成。 電阻溫度系數(shù)很大，為了保證爐子功率不變，應配備變壓器。 2. 非金屬電熱元件 (3)碳系電熱元件 石墨、碳粒和各種碳制品都屬于碳系電熱元件 石墨電熱元件應用最廣，可應用于爐溫為 1400～ 2500℃ 的高溫爐。石墨熱膨脹系數(shù)小，熱導率大，抗熱性好，一般制成管狀和帶狀使用。 三、電熱元件的表面負荷率 電熱元件的表面負荷率：指電熱元件單位表面積上所發(fā)出的電功率，單位為 kW/m2，以英文字母 W表示。 電熱元件的表面負荷率越高， 發(fā)出的熱量就越多，元件本身的溫度就越高，其所用元件材料的數(shù)量就越少。 但表面負荷率過高， 電熱元件會因溫度過高，氧化加速而縮短使用壽命，甚至產(chǎn)生變形、倒塌、熔化。 在計算電熱元件尺寸時，表面負荷率應有一個允許的數(shù)值，稱為允許表面負荷率 W允 。 W允 的確定與元件的材料、工作溫度、散熱條件等因素有關。 元件的材質不同，其 W允 也不同。 元件工作的溫度越高， W允 的數(shù)值應選的越低 元件的散熱條件越好，則 W允 的數(shù)值可選越高。 0Cr25Al5在 1300℃ 工作時 W允 的下限數(shù)值為 5～ 7kW/m2。 四、電熱元件的計算 僅介紹合金電熱元件的計算 設某電阻爐有 n個電熱元件，爐子的安裝功率為 P安 (kW)，則每個電熱元件的功率為： 假設電熱元件的端電壓為 U，則可求出其在工作溫度下的電阻值 Rt： Rt又可表示為 Rt又可表示為 式中 l—— 電熱元件截面周長 (mm)。 整理后可得： 圖 216是 0Cr25Al5線狀電熱元件的計算圖表，適用于各種常用的電阻爐及 ～ 7mm的電熱元件。現(xiàn)舉例說明該圖的用法。 已知 45kW箱式電阻爐電源電壓為 380V，采用三相兩組串聯(lián)星形聯(lián)接，求電熱元件的直徑和長度。 五 電熱元件的結構尺寸 螺旋形線狀電熱元件結構尺寸圖 ? d：元件直徑 D：螺旋直徑 ? h：螺旋節(jié)距 L柱：螺旋柱長度 ? 螺旋直徑： 應滿足繞制工藝、安裝空間尺寸以及元件高溫結構強度的要求。 ? 當線狀電熱元件的直徑 d3mm時，螺旋直徑 D與d的關系見表。 項目 鐵鉻鋁電熱元件 鉻鎳電熱元件 工作溫度/℃ 1000 1000 950 750~ 950 750 螺旋直徑D/mm (4~6)d (6~8)d (5~6)d (6~8)d (8~12)d 線狀電熱元件的螺旋直徑 D ? 螺旋節(jié)距 h： h=（ 24） d ? 元件螺旋柱長度 L柱 可由下式確定： DhL?L?柱六、電熱元件的安裝 應有利于提高爐子的加熱能力，元件的使用壽命并便于爐子的操作和電熱元件的維修。 線狀電熱元件在爐內的安裝方式 a)側墻安裝法 b)爐底安裝法 c)爐頂安裝法線狀 六、電熱元件的安裝 帶狀電熱元件在爐內的安裝方式 通過 引出棒 穿過爐墻引出 （ 1）引出棒的材料一般為不銹鋼，與電熱元件端部焊接在一起。 （ 2）截面積應為元件截面積的三倍以上：防止引出棒溫度過高。 （ 3）電熱元件引出端應與金屬殼絕緣。 （ 4）應保證爐體密封和拆裝方便。 電熱元件之間、電熱元件與引出棒之間采用 直接焊接連接 。 鐵鉻鋁合金：焊接性較差，焊接時易形成不易消除的粗大晶粒，因此，要快速焊接，以限制受熱范圍及過熱程度，一般采用電弧焊，最好采用氬弧焊。 鎳鉻合金：焊接性能好，可采用電弧焊或氧乙炔焊，焊接時所用焊條應與電熱元件材料相同，但對鐵鉻鋁合金元件，爐溫低于 950℃ 時，可用鎳鉻合金焊條。 a， b)線狀鐵鉻鋁元件間的焊接 c）線狀鎳鉻元件之間的焊接 d)帶狀鐵鉻鋁和鎳鉻元件間的焊接 電熱元件與引出棒的焊接與引出棒的材料有關。 當采用不銹鋼材料的引出棒時： 線狀鐵鉻鋁元件與引出棒一般采用 鉆孔焊， 也可采用 銑槽焊 ，圖 222 ； 帶狀鐵鉻鋁元件與引出棒之間的焊接一般采用 銑槽焊 線狀及帶狀鎳鉻元件與引出棒多采用 搭焊 。 為保證焊接區(qū)電熱元件強度，搭焊時端部應留有 5～ 10 mm的不焊接區(qū) ? 設計一臺箱式中溫電阻爐，已知： ? 1）工件的材料及類型：碳鋼及低合金鋼的中小型毛坯或工件。 ? 2）熱處理工藝：淬火，正火及調質。 ? 3）實際生產(chǎn)率： G=170Kg/h。 ? 4）最高工作溫度： 950℃ ? 5）生產(chǎn)特點：周期式成批裝料，長時間連續(xù)生產(chǎn)，處理批量為多品種小批量。 ? 步驟一：爐膛尺寸的確定 ? 步驟二：爐襯材料及尺寸的確定 ? 步驟三：功率的確定 ? 步驟四：功率分布與接線方法 ? 步驟五：金屬電熱元件的計算 ? 步驟六：電熱元件的安裝尺寸