熱處理爐05熱處理電阻爐的設(shè)計(jì)(參考版)
2025-02-24 10:06本頁(yè)面
【正文】 Ⅲ 電熱元件的設(shè)計(jì) 電阻爐主要設(shè)計(jì)過(guò)程 Ⅰ 爐體結(jié)構(gòu) 爐型選擇 爐膛尺寸 爐襯 爐外形 Ⅱ 功率計(jì)算設(shè)計(jì) 熱平衡法； 經(jīng)驗(yàn)法 功率分配； 接線； 選材； 元件尺寸； 結(jié)構(gòu)尺寸 ； 安裝 第五章小結(jié) 課堂習(xí)題 影響電熱元件允許的表面負(fù)荷率的因素有哪些？各因素對(duì)允許的表面負(fù)荷率的影響趨向如何？ 線狀電熱元件繞制成螺旋狀的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)步驟？ 。 砌體蓄熱量： 依具體情況而定。 空載 功率 ： 提高爐襯的砌造質(zhì)量、保溫能力和爐子密封性。 5－ 7熱處理電阻爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 滿足工藝要求： 額定功率、額定溫度、生產(chǎn)率、爐膛尺寸、溫度均勻性 。鐵鉻鋁元件一般質(zhì)量要求的可用電弧焊，質(zhì)量要求較高時(shí)應(yīng)采用 氬弧焊，元件各部分之間采用搭焊，元件與引出棒采用鉆孔焊或銑槽焊。 引出棒連結(jié)裝置 1－壓緊套； 2－壓緊螺母； 3－螺母； 4－密封填料； 5－壓緊套座 線狀電熱元件與引出棒的鉆孔焊 三、電熱元件的焊接 電熱元件焊接性一般都比較差，因此應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)暮附臃椒ā? 二、電熱元件引出端的結(jié)構(gòu) 電熱元件引出端需穿過(guò)爐壁，散熱條件差，為防止引出端溫度過(guò)高，應(yīng)加大引出端尺寸。 5－ 6電熱元件的安裝 安裝電熱元件的支撐物：支托（擱磚、異形磚、陶瓷套管等）和掛鉤（金屬掛鉤和陶瓷掛鉤） 安裝在爐側(cè)壁 安裝于爐頂 安裝于爐底 安裝在輻射管內(nèi) 非金屬電熱元件的安裝方式 掛鉤 陶瓷銷釘 套管 安裝在爐側(cè)壁 安裝在爐頂 異形支托磚或掛鉤支持 167。 5－ 6電熱元件的安裝 一、電熱元件在爐內(nèi)的安裝方式 安裝原則 : (1)保證元件固定可靠； (2)保證爐膛溫度分布均勻； (3)盡可能減少元件之間及其爐壁、支撐磚之間的輻射遮蔽，以防止元件過(guò)熱損壞； (4)滿足爐壁表面功率負(fù)荷的要求； (5)可控氣氛爐中要注意防止?fàn)t氣對(duì)元件的侵蝕 。 二、碳化硅電熱元件的計(jì)算（數(shù)目和端電壓） 根據(jù)爐膛尺寸確定 SiC棒的規(guī)格，并計(jì)算每根的功率 根據(jù)爐子安裝功率和每根 SiC棒功率確定根數(shù) 計(jì)算端電壓 確定電壓調(diào)節(jié)范圍 167。 5－ 5 電熱元件的計(jì)算 線狀電熱元件的波紋式、螺旋式及帶狀電熱元件的波紋式三種方式中，從使用壽命來(lái)說(shuō)，以線狀波紋式為最好，帶狀波紋式次之，而線狀螺旋式最差。 長(zhǎng)度 L＝（ 1/41/6） H 帶狀元件皆制成波紋型 波紋高度： H≤10b 波紋間距： h＝（ 10－ 30） a 曲率半徑： r＝（ 4－ 8） a 波紋體長(zhǎng)度： 167。所以 h＝ (2－ 4)d 線狀電熱元件通常繞制成螺旋狀，結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)： （ 1）、螺旋拄尺寸：螺旋柱長(zhǎng)度（ L柱 ）、螺旋節(jié)徑（D) 、螺旋節(jié)距（ h） （ 2）、設(shè)計(jì)步驟：爐膛尺寸 選定 L柱 選定 D 計(jì)算 h LhLD?柱 ＝h＝ (2－ 4)d ？ LD?螺 旋 體 的 圈 數(shù) N ＝線狀電熱元件也可繞成波紋狀： 對(duì) FeCrAl元件：深度H＝ 150－ 250mm； CrNi元件 H＝ 200－ 300mm；波紋間距 h＞ 3d、 θ＝ 10176。 變化參數(shù) 元件直徑 d 元件長(zhǎng)度 L 元件質(zhì)量 G 增大 P 增大 增長(zhǎng) 增加 增大 U 減小 增長(zhǎng) 減小 增大 W允 減小 減短 減小 改用 ρt較大的材料 增大 減短 增加 ? ?32tpd mmUW??允23L 0 .9 2tPUW? 允＝53 240 .8 5 tMPGUW??允＝b、帶狀電熱元件 —— 寬和厚、長(zhǎng)度、質(zhì)量 2( ) ( 1 )f ab m aS k a b k m ak??? ? ? ??電 熱 元 件 的 橫 截 面 積 ：截 面 周 長(zhǎng) ：周 長(zhǎng) 減 少 系 數(shù) 。 5－ 5 電熱元件的 設(shè)計(jì) （ 3）、電熱元件的允許表面負(fù)荷率和長(zhǎng)度 3 2P = W F 1 0 = W S L 1 0??允 允元 件 的 功 率 ：210()pLmWS???允（ 4）、線狀和帶狀電熱元件尺寸 a、 直徑為 d的線狀 電熱元件： 直徑、長(zhǎng)度，質(zhì)量 52210 tpSfWU???允2310tfULP ????210()pLmWS??允2 2 3( ) ( )44S d m m f d m m S f d???? ? ? ?；? ?32tpd mmUW???允 元件的直徑： 每個(gè)元件的重量為： 167。 5－ 5 電熱元件的 設(shè)計(jì) 一、金屬電熱元件的計(jì)算 電熱元件的尺寸 （ 1）、基本要求 ?電熱元件應(yīng)具有一定電阻值，保證爐子所需功率； ?滿足不超過(guò)允許表面負(fù)荷率，保證電熱元件使用壽命。 5－ 4電熱元件材料及其選擇 167。 腐蝕作用 爐內(nèi)有控制氣體或腐蝕氣體時(shí)， W允 應(yīng)取低值。 5－ 4電熱元件材料及其選擇 影響 W允 因素： 元件材料的特性 散熱條件 散熱條件越好，電熱元件越不易超溫，允許的表面負(fù)荷率也越大。 表面負(fù)荷率有一個(gè)允許的數(shù)值（允許表面負(fù)荷率）。 5－ 4電熱元件材料及其選擇 三、電熱元件的表面負(fù)荷率 定義：電熱元件的表面負(fù)荷率 W指元件單位表面積上所發(fā)出的電功率（ W/cm2）。 5－ 4電熱元件材料及其選擇 溫度 （加熱元件溫度＝爐膛溫度＋ 100－ 200℃ ） ?一般爐溫小于 1000℃ ，選用 NiCr系， FeCrAl系 ?爐溫在 1000－ 1200℃ ，選用 FeCrAl系 ?爐溫大于 1200℃ ，選用純金屬或非金屬 。 5－ 4電熱元件材料及其選擇 碳系電熱元件 碳系電熱元件包括石墨、碳粒和各種碳質(zhì)制品。 5－ 4電熱元件材料及其選擇 二硅化鉬電熱元件 主要成分：二硅化鉬 特點(diǎn)：耐高溫、不易老化；最高使用溫度1700－ 1800℃ ；電阻溫度系數(shù)大； 1350℃ 會(huì)軟化，失去剛性；在空氣、氧化，二氧化碳?xì)夥罩杏休^長(zhǎng)的壽命；含硫和氫的氣氛中會(huì)破壞表面氧化膜，宜將使用溫度降低到 1350 ℃ 。 缺點(diǎn)： 易老化（調(diào)壓）；易于氫氣和水蒸汽發(fā)生作用，縮短壽命；材質(zhì)脆、強(qiáng)度低。
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