熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐設(shè)計(jì)說明書

1、1.前言1.1熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐的應(yīng)用背景熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐廣泛適用于工農(nóng)業(yè)，醫(yī)療衛(wèi)生，塑料機(jī)械，各院校和科研部門的生產(chǎn)車間或?qū)嶒?yàn)室，其可創(chuàng)造并長(zhǎng)時(shí)間保持高溫、干燥的工作條件，以滿足生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)等各種環(huán)境要求。在現(xiàn)階段，各領(lǐng)域中與熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐相類似的加熱爐有兩種，一是應(yīng)用于工業(yè)上進(jìn)行金屬熱處理的空氣循環(huán)電爐，該爐按照工藝用途分為：加熱爐、淬火、退火爐、時(shí)效爐等。二是熱風(fēng)烘箱，廣泛用于醫(yī)藥、化工、食品、農(nóng)副產(chǎn)品、水產(chǎn)品、輕工等行業(yè)物料的加熱固化、干燥脫水。如原料、中藥飲水、浸膏、粉劑、顆粒、脫水蔬菜等。本設(shè)計(jì)中的熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐，主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室中的金屬高溫蠕變實(shí)驗(yàn)，通過創(chuàng)造長(zhǎng)時(shí)間高溫的爐內(nèi)條件，

2、來滿足實(shí)驗(yàn)環(huán)境需求。市面上現(xiàn)有的恒溫爐種類繁多，功能不一，但其現(xiàn)有的恒溫爐不能完全滿足高等院?；蜓邪l(fā)部門的實(shí)驗(yàn)要求，如上述所提及的材料高溫蠕變?cè)囼?yàn)，不僅要求溫度高達(dá)近1000，還要求保證恒溫狀態(tài)長(zhǎng)達(dá)1000h，一般市面上恒溫爐難以達(dá)到高溫，恒溫時(shí)間的連續(xù)性不夠，況且其尺寸與功率也難以達(dá)到最優(yōu)化。本設(shè)計(jì)的目的也是在于基于實(shí)驗(yàn)需求，優(yōu)化恒溫爐的高溫性能、恒溫連續(xù)性、結(jié)構(gòu)尺寸以及熱量損耗。1.2熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐的工作原理熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐采用風(fēng)機(jī)循環(huán)送風(fēng)方式，風(fēng)循環(huán)均勻高效。風(fēng)源由耐熱長(zhǎng)軸電機(jī)帶動(dòng)多葉渦輪式風(fēng)扇產(chǎn)生，通過加熱元件升溫，而將熱風(fēng)送出，再經(jīng)由氣流通道至爐膛內(nèi)部，均勻加熱工件，再將使用后的空

3、氣通過爐膛內(nèi)的出風(fēng)口吸入風(fēng)扇成為風(fēng)源再度循環(huán)，加熱使用。為確保爐膛內(nèi)保持恒溫，以熱力學(xué)為基礎(chǔ)，通過熱平衡計(jì)算來校核各結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)的合理性與確定加熱元件。而當(dāng)因開關(guān)門動(dòng)作或其他干擾現(xiàn)象引起溫度值發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，則通過溫度控制系統(tǒng)來調(diào)整加熱元件的功率，從而調(diào)整爐內(nèi)溫度，保證恒溫。1.3設(shè)計(jì)流程介紹由于該次設(shè)計(jì)的恒溫爐為非標(biāo)準(zhǔn)件，因此次設(shè)計(jì)主要基于市面上的類似產(chǎn)品與資料進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)的基本流程如下：首先，根據(jù)設(shè)計(jì)要求中的爐膛尺寸與工作溫度來確定恒溫爐的爐型與設(shè)計(jì)溫度，在由此確定恒溫爐的加熱方式及基本工作形式。其次，對(duì)整個(gè)熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)與溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)：選擇適當(dāng)?shù)募訜嵩?，初步確定加熱元件的

4、數(shù)量；設(shè)計(jì)多葉渦輪式風(fēng)扇，選擇電機(jī)、散熱風(fēng)扇等；選擇熱電偶、溫度控制儀表，設(shè)計(jì)熱電偶安裝方式。之后，根據(jù)已有數(shù)據(jù)和部件參數(shù)對(duì)恒溫爐進(jìn)行整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)隔熱層、氣流通道、爐內(nèi)壁、保溫層、爐外壁、爐門、機(jī)電箱以及機(jī)電箱配件（電機(jī)座、引風(fēng)道），確定其材料與尺寸。最后，進(jìn)行熱平衡校核計(jì)算，來證明結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)和加熱元件的數(shù)量的合理性。計(jì)算，恒溫爐的功率與重量，再根據(jù)重量設(shè)計(jì)支座的尺寸并校核抗壓強(qiáng)度。2.熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐設(shè)計(jì)要求2.1結(jié)構(gòu)說明2.1.1規(guī)格尺寸表2.1 加熱爐參數(shù)表箱體尺寸型號(hào)內(nèi)箱尺寸(wdh)mm溫度范圍（）無300300400室溫20至6002.1.2結(jié)構(gòu)說明內(nèi)部材質(zhì)：自定，厚

5、2.0mm；外部材質(zhì)：自定，厚1.5mm粉體烤漆處理2.1.3送風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)制送風(fēng)循環(huán)；馬達(dá)為長(zhǎng)軸心耐溫專用型，功率為12hp；風(fēng)扇為多葉渦輪型；風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，一臺(tái)備用。能保證風(fēng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，設(shè)備中途工作不中斷。2.1.4加熱方式及發(fā)熱材質(zhì)為熱風(fēng)循環(huán)加熱，發(fā)熱材質(zhì)自定，備用一組。 2.2控制說明2.2.1控制面板控制器位于機(jī)臺(tái)后側(cè)方，單門由右向左開啟2.2.4控制器系統(tǒng)：1) 溫控器（室溫600度任意設(shè)定）2) 定時(shí)器：0.1s-999h任意設(shè)定。3) 交流接觸器:韓國(guó)lg4) 固態(tài)繼電器:歐姆龍5) 其它電控配件:國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)2.2.5安全裝置超溫保護(hù)，時(shí)到保護(hù)2.2.6電源ac 380v 5.5

6、kw2.3設(shè)計(jì)參數(shù)確定已知上述恒溫爐的要求溫度為20600，確定最高設(shè)計(jì)溫度為800；采取熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)爐膛加熱，需要足夠的加熱元件與兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)合理的氣流通道用于安置熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)；溫度控制系統(tǒng)方面要求選擇關(guān)鍵的溫控儀與熱電偶即可，放置于機(jī)電箱內(nèi)；結(jié)構(gòu)方面初步設(shè)計(jì)恒溫爐由爐膛、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。3.熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐整體設(shè)計(jì)3.1爐型選擇熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐主要用于對(duì)爐內(nèi)工件進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間加熱并保持恒定溫度。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

7、續(xù)加熱使用。一般的恒溫爐根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為：立式爐、臥室爐、室式爐、井式爐等；根據(jù)空氣加熱方式可分為爐內(nèi)循環(huán)加熱和爐外加熱。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。另外，對(duì)于熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如下圖所示 王秉銓. 工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)m. 第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.：圖3-1 爐型示意圖選擇上圖中(a)類爐型，由于風(fēng)機(jī)的單側(cè)布置，首先可保證整爐的尺寸不會(huì)過大。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。3.2加熱方式與加熱元件設(shè)計(jì)3.2.1加熱方式選擇一般工業(yè)用爐的加熱普遍有四種加熱方式，分別為：1) 電

8、加 熱；2) 燃料加熱；3) 微波加熱；4) 感應(yīng)加熱；在的此次設(shè)計(jì)要求中，由于設(shè)計(jì)的是熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐，燃料加熱會(huì)產(chǎn)生廢氣，并存在污染，不適合用于實(shí)驗(yàn)室；微波加熱又只針對(duì)與非金屬，與我們實(shí)驗(yàn)所測(cè)試的金屬試樣不符；而感應(yīng)加熱其心部加熱效果不理想，不能保證工件均勻受熱，且其電磁場(chǎng)會(huì)影響測(cè)量元件。相比之下，電加熱方式是將電能轉(zhuǎn)變成熱能以加熱物體，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

9、。故選定加熱方式為電加熱。3.2.2加熱元件選擇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(zhǎng)、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)2000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(zhǎng)等，但只適用于家用電器；2) 金屬電阻絲：有鎳鉻絲（ni-cr）、鐵鉻鋁絲（fe-cr-al）、鎳鐵絲（

10、ni-fe）、鎳銅絲（ni-cu)）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800-1000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。3.2.3硅碳棒初步選擇通過參考資料 硅碳棒規(guī)格表選取粗端型硅碳棒，其規(guī)格為：表3.1 硅碳棒參數(shù)表規(guī)格d/i/i1/d(mm)總長(zhǎng)l(mm)電阻范圍（）每支元件在下列爐溫/棒溫時(shí)允許負(fù)荷量（w）800-900900-10001000-11008/180/60/143002.6-5.2126166208其中，d硅

11、碳棒小徑，mm； d硅碳棒大徑，mm； i硅碳棒發(fā)熱部長(zhǎng)，mm； 硅碳棒冷端部長(zhǎng)，mm；根數(shù)初步確定為8根，由之后的熱平衡計(jì)算進(jìn)行校核。下為硅碳棒圖示 于萍. autocad2008使用教程m. 上海：上?？茖W(xué)普及出版社，2009.： 圖3-2 硅碳棒實(shí)物圖 圖3-3 硅碳棒尺寸圖3.3熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1系統(tǒng)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3.5.2）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3.5.2）進(jìn)入。風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，風(fēng)扇為多葉式渦輪型，設(shè)計(jì)其為豎直放置，兩臺(tái)可

12、同時(shí)工作，也可一臺(tái)工作一臺(tái)備用。3.3.2風(fēng)扇設(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。選取市面上符合該尺寸的風(fēng)扇即可，下為風(fēng)扇圖示 趙罘，龔堰玨，張?jiān)平艿? solidworks2010從入門到精通m. 北京：科學(xué)出版社，2010.： 圖3-4 風(fēng)扇模擬三維圖圖3-5 風(fēng)扇尺寸圖3.3.3電機(jī)選擇考慮到電源電壓380v，故選取尺寸不超過300*200*200(mm)，重量不超過10kg的長(zhǎng)軸心耐溫專用型三相異步交流電動(dòng)機(jī)即可。通過市面了解 與鑫熱風(fēng)長(zhǎng)軸耐溫電機(jī)，選擇ys71型號(hào)長(zhǎng)軸電機(jī)，下為電動(dòng)機(jī)參數(shù)：表3.2 電機(jī)參數(shù)表型號(hào)品

13、牌轉(zhuǎn)速功率效率重量ys71與鑫2800r/min（2級(jí)）1/2hp（367.5w）70%6kg下為電機(jī)尺寸、實(shí)物與模擬圖示： 圖3-6 電機(jī)尺寸參數(shù)圖圖3-7 電機(jī)實(shí)物、三維模擬圖3.3.4傳熱校核由于電機(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圖3-8 abaqus傳熱模擬圖通過計(jì)算可得電機(jī)軸長(zhǎng)度200mm即可，設(shè)計(jì)軸長(zhǎng)按要求增長(zhǎng)至230mm。電機(jī)安裝盤根據(jù)原電機(jī)尺寸，設(shè)計(jì)直徑為170mm。3.3.5散熱風(fēng)扇選擇主要選取市面上 enermax風(fēng)扇較為普遍的enermax品牌散熱風(fēng)扇，以下為風(fēng)扇參數(shù)：表3

14、.3 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90.08 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。下為風(fēng)扇圖示： 圖3-9 散熱風(fēng)扇實(shí)物圖 圖3-10 散熱風(fēng)扇三維圖3.4溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1熱電偶選擇根據(jù)熱電偶測(cè)溫情況為直接與金屬試樣工件接觸，溫度范圍為0800+攝氏度，故選擇k型裝配式熱電偶絲 熱電偶型號(hào)，其熱電偶參數(shù)與圖示如下：表3.4 熱電偶參數(shù)表熱電偶類別代號(hào)分度號(hào)測(cè)量范圍基本誤差限鎳鉻鎳硅wrnk013000.75%t圖3-11

15、 熱電偶實(shí)物圖3.4.2溫度控制儀表通過網(wǎng)上的資料查找 宇電ai-808p溫控儀選擇市面上較為普遍的宇電ai-808p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(cè)量報(bào)警與變送，其具體參數(shù)如下：表3.5 溫控儀參數(shù)表品牌宇電（yudian）型號(hào)ai-808p類型智能溫度控制調(diào)節(jié)器測(cè)量范圍-9999 9999（）（）精度等級(jí)0.2安裝型式盤裝輸出信號(hào)0-20/4-20（ma）（ma）工作電壓100-220（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。下為溫度控制檢儀表圖示：圖3-12 溫度控制儀表實(shí)物圖3.4.3溫度控制系

16、統(tǒng)安裝方式熱電偶測(cè)溫段由恒溫爐的上方伸入，附著在爐膛內(nèi)的工件表面，其末端連接著溫控儀，溫度控制系統(tǒng)全部部件基本安裝于控制面板之上，控制面板安放于機(jī)電箱（見3.5.2）表面。3.5恒溫爐的初步尺寸設(shè)計(jì)3.5.1初步設(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3.5.2各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 爐膛已知爐膛尺寸為300300400mm（長(zhǎng)寬高），以該尺寸為基礎(chǔ)進(jìn)行爐體設(shè)計(jì)。2)

17、 隔熱層結(jié)構(gòu)說明：隔熱層的作用是為了與爐內(nèi)壁一起形成氣流通道，并隔開電熱元件對(duì)工件的輻射，保證工件的均勻受熱；材料選?。焊魺釋舆x取2cr25n鐵素體型耐熱鋼，該材料耐高溫腐蝕性強(qiáng)，1082以下不會(huì)產(chǎn)生易剝落的氧化皮，普遍用于燃燒室 朱張校，姚可夫. 工程材料m. 第四版. 北京：清華大學(xué)出版社，2009.；尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)隔熱層外部尺寸為302301400mm（長(zhǎng)寬高）；厚度為1mm，三面包裹；爐門方向無隔熱層，用于入風(fēng)口；風(fēng)扇方向開兩個(gè)50mm的出風(fēng)口；上下方向無隔熱層。下為隔熱層圖示：圖3-13 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

18、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?。簾o；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。圖3-14 氣流通道尺寸圖4) 爐內(nèi)壁結(jié)構(gòu)說明：用于與爐外壁一起固定保溫層形成爐壁；材料選取：與隔熱層相同，選取2cr25n鐵素體型耐熱鋼；尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)爐內(nèi)壁外部尺寸為354379404mm（長(zhǎng)寬高）；厚度為2mm；爐門方向設(shè)計(jì)成梯形狀用于導(dǎo)風(fēng)（內(nèi)部填充保溫材料）；對(duì)應(yīng)風(fēng)扇方向開兩個(gè)15mm的小孔用于電機(jī)軸穿過。下為爐內(nèi)壁圖示：圖3-15 爐內(nèi)壁尺寸圖5) 保溫層結(jié)構(gòu)說明：保溫層用于保持爐膛內(nèi)的溫度，應(yīng)采取隔熱材料來保

19、證較小的爐體散熱量；材料選?。哼x取石棉板為隔熱材料，石棉板是石棉纖維水泥平板的簡(jiǎn)稱，是用石棉、玻璃纖維、陶土等材料，按照科學(xué)的配方生產(chǎn)出來的。有很強(qiáng)的抗張力，承受壓力。能夠承受1400左右。可用于絕熱、保溫隔音、鍋爐、鋼鐵廠、化工廠、鑄鋁廠等以及一般電器絕緣；尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)保溫層外部尺寸為654679704mm（長(zhǎng)寬高）；厚度為150mm，選取規(guī)格為8mm厚的石棉板填充保溫層；對(duì)應(yīng)風(fēng)扇方向開兩個(gè)15mm的小孔用于電機(jī)軸穿過。下為保溫層圖示：圖3-16 保溫層尺寸圖6) 爐外壁結(jié)構(gòu)說明：用于與爐內(nèi)壁一起固定保溫層形成爐壁，外表面粉體烤漆處理；材料選?。籂t外壁無特殊要求，選取碳素結(jié)構(gòu)鋼q235即可

20、；尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)爐外壁外部尺寸為658683708mm（長(zhǎng)寬高）；厚度為2mm，對(duì)應(yīng)風(fēng)扇方向開兩個(gè)15mm的小孔用于電機(jī)軸穿過。下為爐內(nèi)壁圖示：圖3-17 爐外壁尺寸圖7) 爐門結(jié)構(gòu)說明：由爐內(nèi)壁、保溫層與爐外壁一起構(gòu)成，用于打開恒溫爐；材料選?。河蔂t內(nèi)壁、保溫層與爐外壁材料決定；尺寸設(shè)計(jì)：由爐內(nèi)壁、保溫層與爐外壁尺寸決定，安裝間隙為8mm。8) 機(jī)電箱結(jié)構(gòu)說明：用于安放電機(jī)、智能溫度控制儀表、配線箱等機(jī)電配件，作為恒溫爐的機(jī)電控制箱，外表面粉體烤漆處理；材料選?。号c爐外壁相同，選取碳素結(jié)構(gòu)鋼q235；尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)爐外壁外部尺寸為658500708mm（長(zhǎng)寬高）；厚度為2mm；上平面開兩個(gè)方

21、孔用于放置散熱風(fēng)扇；下平面對(duì)應(yīng)電機(jī)方向開一槽口用于散熱進(jìn)氣；側(cè)平面開大小的口用于安放控制面板，正面制作一個(gè)的箱門；所有開口皆根據(jù)對(duì)應(yīng)配件的大小設(shè)計(jì)。下為機(jī)電箱圖示：圖3-18 機(jī)電箱尺寸圖9) 引風(fēng)道結(jié)構(gòu)說明：與散熱風(fēng)扇合作，用于將流入風(fēng)引至電動(dòng)機(jī)軸端；材料選?。哼x取碳素結(jié)構(gòu)鋼q235即可；尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)開口尺寸為250100mm（長(zhǎng)高），引風(fēng)高度為85mm，厚度為1mm即可，下為引風(fēng)道圖示：圖3-19 引風(fēng)道尺寸圖10) 電機(jī)座結(jié)構(gòu)說明：用于安放電動(dòng)機(jī)使其固定于機(jī)電箱內(nèi)；材料選?。哼x取碳素結(jié)構(gòu)鋼q235；尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)直徑170mm，寬度為46mm，下為電機(jī)座圖示：圖3-20 電機(jī)座三維圖圖

22、3-21 電機(jī)座尺寸圖3.6密封材料密封材料用于密封爐門間隙，防止熱量從爐門間隙中溢出，選取石棉繩材料，制成兩塊密封圈，安裝于爐門與爐箱口，根據(jù)爐門大小，設(shè)計(jì)尺寸為414464mm（長(zhǎng)高），寬度30mm，厚度每圈6mm。下為密封圈圖示：圖3-22 密封圈尺寸圖3.7熱平衡（能量平衡）初步校核計(jì)算3.7.1體系能量平衡綜述熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐為連續(xù)性加熱爐劉佐仁. 工業(yè)電阻爐的熱平衡j. 現(xiàn)代節(jié)能，1995，第3期，13.湯學(xué)忠，王昊，周善矩等. 熱風(fēng)循環(huán)電阻爐熱平衡測(cè)算j. 工業(yè)加熱，1994，第2期，1821.，一般取爐體為能量平衡體系?？傻猛ㄟ^體系邊界輸入的能量主要考慮電熱耗能。能量輸出項(xiàng)中應(yīng)

23、包括體系內(nèi)能的增加（只考慮空氣蓄熱）和對(duì)外散熱。因而列出了如下的能量平衡公式： (3-1)3.7.2熱支出1) 爐體表面散熱量 (3-2)其中，爐內(nèi)壁溫度，；爐外界空氣溫度，；爐壁外表面積，；爐壁外表向周圍介質(zhì)的放熱系數(shù)，通常6771；式中；、各層爐體厚度，；、各層爐體導(dǎo)熱系數(shù)，；現(xiàn)已知，=800，=20，取為71；對(duì)于，各層爐體包括了，爐內(nèi)壁、保溫層與爐外壁，故，由于爐內(nèi)壁的與爐外壁的很小，故只考慮保溫層（石棉板層）的；設(shè)=150，查參考資料得石棉板的導(dǎo)熱系數(shù)為： (3-3)石棉板的平均溫度為： (3-4)其中=60為最高爐外壁溫度，故保溫層（石棉板）的導(dǎo)熱系數(shù)為：爐壁外表面積為： (3-5

24、)故爐體表面散熱量為：2) 爐體蓄熱量 (3-6)其中，體積，； 密度，； 比熱，； 溫差，由于該爐為長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的恒溫爐，有參考資料得可不考慮爐體蓄熱損失，僅考慮爐內(nèi)流動(dòng)空氣的蓄熱；空氣的體積為：查參考資料，空氣的密度為： (3-7)考慮爐內(nèi)氣壓不變，與大氣壓相同，；根據(jù)式3.7，空氣的密度為：由于處于升溫過程，因而空氣的平均比熱，查參考資料得，通過比例推導(dǎo)得；故空氣的平均比熱為： (3-8)根據(jù)式3.6，故爐體蓄熱量為：3.7.3熱輸入加熱元件電消耗量應(yīng)該保證能量平衡，根據(jù)式3.1：故加熱元件電消耗計(jì)算量為： (3-9) 考慮到已選定的硅碳棒在800時(shí)其額定功率為每根0.126kw/h，通過計(jì)算： (3-10)（根）故硅碳棒根數(shù)8根合理，一邊四根，因此加熱元件實(shí)際電消耗量為： (3-11)3.7.4初步熱平衡表表3.6 熱平衡表消耗電能熱支出序號(hào)項(xiàng)目電能序號(hào)項(xiàng)目熱能kj/h%kj/h%1加熱元件消耗量3628.8100.001爐體表面散熱量3405.6893.752差值223.126.15合計(jì)3628.8100.00合計(jì)3628.8100.00差值分析：由于計(jì)算時(shí)需考慮硅碳棒根數(shù)為整，并忽略了爐內(nèi)外壁的散熱與功率損耗量等諸多因素，因?yàn)楫a(chǎn)生差值。因此該熱平衡表較為合理，故上述尺寸設(shè)計(jì)合理。 3.8支座設(shè)計(jì)3.8.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)說明：用于支撐整臺(tái)恒溫爐，一共需要四個(gè)，上