熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐設(shè)計(jì)說明書_-在線瀏覽
2024-10-31 08:53本頁面
【正文】 溫爐由爐膛、隔熱層、氣流通道、爐內(nèi)壁、保溫層、爐外壁、爐門、機(jī)電箱以及其他零部件組成。采用風(fēng)機(jī)循環(huán)送風(fēng)方式，通過氣流將加熱元件的熱量帶入爐膛內(nèi)部，均勻加熱工件，再將使用后的空氣通過爐膛內(nèi)的出風(fēng)口吸入風(fēng)道成為風(fēng)源再度循環(huán)，持續(xù)加熱使用。 考慮到本次設(shè)計(jì)的恒溫爐的 爐膛尺寸與恒溫要求，因此選擇室式結(jié)構(gòu)加熱爐，通過爐門來放入加熱件。其次，由于形成了較好的氣流循環(huán)通道，可保證 爐內(nèi)溫度均勻，工件均勻受熱。 相比之下， 電加熱方式是將電能轉(zhuǎn)變成 熱能熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐設(shè)計(jì)說明書 6 以加熱物體，普通、方便 ； 是電能利用的一種形式 ； 與一般燃料加熱相比 ,電加熱可獲得較高溫度，易于實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離控制，熱效率高，升溫速度快，并可根據(jù)加熱的工藝要求，實(shí)現(xiàn)整體均勻加熱或局部加熱 ； 加熱過程產(chǎn)生的廢氣、殘余物和煙塵少，可保持被加熱物體的潔凈，不污染環(huán)境。 加熱方式選取了電加熱方式，其電加熱元件分為非金屬與金屬兩種： 1) 非金屬 硅碳棒：具有使用溫度高、抗氧化、耐腐蝕、壽命長、變形微、安裝維修方便等特點(diǎn)且有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；氧化性氣氛中正常 使用溫度可達(dá) 1450℃ ，連續(xù)使用可達(dá) 2020 小時(shí)，價(jià)格約 100 元 /支； 硅鉬棒：耐高溫、抗氧化、低老化的電阻發(fā)熱元件；在氧化氣氛下、最高使用溫度為 1800℃ ，價(jià)格約 180+元 /支； PTC 元件： PTC 加熱元件具有恒溫發(fā)熱、無明火、熱轉(zhuǎn)換率高、受電源電壓影響極小、自然壽命長等，但只適用于家用電器； 2) 金屬 電阻絲：有鎳鉻絲（ NiCr）、鐵鉻鋁絲（ FeCrAl）、鎳鐵絲（ NiFe）、鎳銅絲（ NiCu)）等，高溫強(qiáng)度高，可塑性強(qiáng)，性能普通，價(jià)錢便宜，加熱溫度約 8001000 攝氏度，高溫抗氧化性不強(qiáng)；150+元 /公斤 根據(jù)資料，可知金屬電熱元件其高溫抗氧化性不強(qiáng)，不適合恒溫爐對(duì)于連續(xù)高溫工作的要求，故選取選定非金屬加熱元件中符合要求且價(jià)格適宜的硅碳棒。下為硅碳棒圖示 [3]： 圖 32 硅碳棒實(shí)物圖 圖 33 硅碳棒尺寸圖 設(shè)計(jì) 說明 熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng) 由電機(jī)、風(fēng)扇 、氣流通道、電機(jī)散熱風(fēng)扇 組成，用于產(chǎn)生氣流，吸收硅碳棒產(chǎn)生的熱量， 經(jīng) 由氣流通道（見 ） 帶進(jìn)爐膛內(nèi)，加熱膛內(nèi)空氣與工件； 散熱風(fēng)扇用于對(duì)電機(jī)進(jìn)行風(fēng)冷散熱，風(fēng)由機(jī)電箱內(nèi)的引風(fēng)道（見 ）進(jìn)入。 設(shè)計(jì) 根據(jù)爐膛高為 400mm，設(shè)計(jì)氣流通道內(nèi)的葉片直徑為 150mm，寬度為 40mm，兩風(fēng)扇軸間距 200mm。通過市面了解 [5]，選擇 YS71型號(hào)長軸電機(jī)，下為電動(dòng)機(jī)參數(shù)： 表 電機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 品牌 轉(zhuǎn)速 功率 效率 重量 YS71 與鑫 2800r/min（ 2級(jí)） 1/2HP（ ） 70% 6kg 下為電機(jī)尺寸、實(shí)物與模擬圖示： 熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐設(shè)計(jì)說明書 9 圖 36 電機(jī)尺寸參數(shù)圖 圖 37 電機(jī)實(shí)物、三維模擬圖 由于電機(jī)軸伸入爐內(nèi)，因而熱量會(huì)通過電機(jī)軸傳導(dǎo)，為保證電機(jī)不受高溫影響而損壞， 通過 ABAQUS進(jìn)行 傳熱模擬計(jì)算， 設(shè)計(jì)電機(jī)軸末端最高溫度為 60℃ 熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐設(shè)計(jì)說明書 10 圖 38 ABAQUS傳熱模擬圖 通過計(jì)算可得電機(jī)軸長度 ≥200mm即可， 設(shè)計(jì)軸長按要求增長至 230mm。 主要選取市面上 [6]較為普遍的 ENERMAX品牌散熱風(fēng)扇，以下為風(fēng)扇參數(shù)： 表 散熱風(fēng)扇參數(shù)表 基本參數(shù) 型號(hào) UCTB12P(LED) 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速 1200 rpm 適用配件 機(jī)箱 風(fēng)量 CFM 散熱器種類 散熱風(fēng)扇 噪音 14 dB(A) 風(fēng)扇尺寸 12012025mm 使用壽命 100,000 小時(shí) 風(fēng)扇一共為兩臺(tái)，都放置于機(jī)電箱上平面。%t 圖 311 熱電偶實(shí)物圖 通過網(wǎng)上的資料查找 [8]選擇市面上較為普遍的宇電 AI808P 型溫控器 /調(diào)節(jié)器，適合溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)的測量報(bào)警與變送，其具體參數(shù)如下： 表 溫控 儀參數(shù)表 品牌 宇電（ YUDIAN） 型號(hào) AI808P 類型 智能溫度控制調(diào)節(jié)器 測量范圍 9999~ 9999（ ℃ ）（ ℃ ） 精度等級(jí) 安裝型式 盤裝 輸出信號(hào) 020/420（ mA）（ mA） 工作電壓 100220（ V）（ V） 外形尺寸 96*96 160*80 96*48 72*72（ mm）（ mm） 選取 96*96大小無光柱款。 爐的初步 尺寸 設(shè)計(jì) 通過 之前爐型設(shè)計(jì)的分析，已知 恒溫爐結(jié)構(gòu)與部件如下： 1) 爐膛； 2) 隔熱層； 3) 氣流通道，包括了加熱元件與風(fēng)扇； 4) 爐內(nèi)壁； 5) 保溫層； 6) 爐外壁， 7) 爐門； 8) 機(jī)電箱，包括電機(jī)、電機(jī)軸、 控制面板 、配線箱、 引風(fēng)道、 散熱扇 等 元件 ； 9) 配件 ，如支座、門扣、門把手等 1) 爐膛 已知爐膛尺寸為 300300400mm（長 寬 高） ，以該尺寸為基礎(chǔ)進(jìn)行爐體設(shè)計(jì) 。 下為隔熱層圖示： 熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐設(shè)計(jì)說明書 13 圖 313 隔熱層尺寸圖 3) 氣流通道 結(jié)構(gòu)說明： 氣流通道由爐內(nèi)壁與 隔熱層相隔形成， 用于放置風(fēng)扇與加熱元件，并形成熱風(fēng)循環(huán)通道來對(duì)爐膛進(jìn)行均勻加熱 ； 材料選取：無； 尺寸 設(shè)計(jì) ： 根據(jù)硅碳棒的尺寸 設(shè)計(jì) 兩側(cè)通道 的 寬度為 24mm； 爐門方向 的寬度 為 19mm； 根據(jù)風(fēng)扇尺寸設(shè)計(jì) 風(fēng)扇方向 的寬度 為 55mm。 下為爐內(nèi)壁圖示： 熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐設(shè)計(jì)說明書 14 圖 315 爐內(nèi)壁尺寸圖 5) 保溫層 結(jié)構(gòu)說明： 保溫層用于保持爐
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