箱式電阻爐的設計..

1、課程設計第 頁長春理工大學熱工課程設計說明書題目箱式電阻爐的設計學院材料科學與工程學院專業(yè)無機非金屬材料（建筑材料）班級0706121姓名 向仕君學號182009年 7 月5 日設計任務書一、 題目：箱式電阻爐的設計二、原始數(shù)據：電路形勢：箱式電阻爐爐膛尺寸：260 170 120 mm使用溫度：1000c表面溫度：60 C電源電壓：220V三、設計要求：設計認真，積極思考，獨立完成，有所創(chuàng)新。設計說明書：一份思路清晰，論述充分；設計參數(shù)選擇合理，設 計計算步驟完整，結果準確；著名參考文獻。設計圖紙：2#圖紙13張圖畫布置合理，比例適當，圖畫清潔；繪圖線條類型正確，位置準確；尺寸標注正確、齊全

2、摘要本說明書重點闡述箱式電阻爐的具體設計過程。 設 計過程包括高溫爐的簡介，爐膛尺寸的確定，材料選擇， 電阻爐尺寸和結構設計，功率計算，供電電路的選擇， 電熱提的尺寸確定及安裝，以及熱電偶使用，涉及到熱 量計算，功率計算，電熱元件規(guī)格計算。本設計說明書可供實驗電阻和工業(yè)電阻爐的維修和設計提供理論參考導和指導。引言陶瓷工業(yè)在社會主義建設，國防科學和人民生活都 占重要的地位，它不僅與人類的日常生活存在密切的關 系，而且隨著科學技術的發(fā)展，已經超越了日用，建筑 及一般的工業(yè)用途的范圍，而應用與電子，原子能等尖 端材料中。生產陶瓷中一個重要的過程就是燒結，燒成時在熱 工設備中進行的，這里的熱工設備指的

3、是窯爐及其附屬 設備。窯爐從生產方式上分為間歇式和連續(xù)式，按電能轉 化為熱能形式分為：電阻爐，感應爐，電弧爐，等離子 爐等，在使用熱源上又分為火焰式和電熱式。目前，電 子陶瓷，高溫陶瓷及其他特種陶瓷的生產和科研處于火 熱期。在實驗中，使用較多的是間歇式的電阻爐。本設計結合我們所學的硅酸鹽工業(yè)熱工基礎中 的傳熱學，材料學等方面的只是進行了電阻爐的設計， 通過設計使我們學會了查閱資料，熟悉知識，鍛煉了設 計和繪圖等能力，提高了我們的設計思維水平。目錄第一章：高溫爐的簡介熱窯爐的簡介阻爐的簡介用箱式電阻爐的原因第二章：爐膛尺寸的確定膛容積的初步認識膛尺寸的確定第三章：材料的選擇火材料的選擇熱材料的選

4、擇第四章：電阻爐尺寸及結構膛結構尺寸門結構和尺寸第五章：功率的計算阻爐理論功率的確定機功率的確定率的校核第六章：供電電路及功率調節(jié)電電路率的調節(jié)第七章：電熱元件的選擇和確定熱元件材料的選擇熱元件尺寸的計算熱元件的安裝第八章：熱電偶材料選擇電偶材料簡介電偶材料的確定設計心得參考文獻第一章高溫爐的簡介隨著科學技術的發(fā)展，原有的材料在很多情況下都 不能適應，需要特種加工。其原料多為高純氧化物，碳 化物，氮化物等高溫材料。這些現(xiàn)代化耐熱材料的制造 和檢驗都需要在高溫下進行。因此新型的高溫設備也就 得到了相應的發(fā)展。除了一般工業(yè)上使用感應爐，電弧 爐，電子束爐，等離子爐也相應發(fā)展起來。等離子體設 備可產

5、生1000030000c的高溫。太陽爐能融化幾乎所 有現(xiàn)代高溫材料。熱窯爐的簡介一、概述：目前，在電子窯瓷，高溫陶瓷及其他特種陶瓷生產 與科研中，各種電爐層出不窮。對電路在高溫，氣氛及 壓力諸方面提出愈來愈高的要求。電熱隧道窯，高溫氫 氣血絲爐及鴇棒爐已被廣泛地采用。與火焰窯爐相比，電爐有許多優(yōu)點：電爐熱效率高，加熱空間緊湊，空間熱強度高，可 以獲得2000c以上的高溫，這是火焰窯爐難以達到的， 而且產品質量好，爐內氣氛比較潔凈，同時溫度可以進 行非常精確的控制，容易實現(xiàn)自動化生產，電爐不需要 燃燒室、排風機或煙囪，結構簡單，占地面積小，可在 各種人工氣氛下燒成。由于沒有極高溫度的燃燒室及爐

6、灰的影響，所以耐火材料的使用壽命長。電爐的缺點是附屬電器設備比較復雜，尤其是電費 高，成本大。要實現(xiàn)還原氣的燒成，還需另外加入還原 性氣體。二、電熱窯爐的分類：電爐按電能轉變?yōu)闊崮艿姆绞?，一般分為電阻爐， 感應爐，電弧爐，電子束爐和等離子爐五大類。1、電阻爐：當電源接在導體上時，導體有電流通過，由 于導體有電阻。而發(fā)熱的一種電熱設備成為電阻爐。2、感應爐：電子電磁感應作用在導體內產生感應電流，而這感應電流因為導體的電阻而產生熱能的一種電爐。3、電弧爐：熱量主要由電話產生的電加熱爐。4、電子束爐：利用高速運動的電子能量作為熱源加熱的 電爐。5、等離子爐：利用電能所產生的等離子體的能量來進行 加熱

7、的電爐。由于電子陶瓷及高溫陶瓷的燒成主要利用間接加 熱電阻爐，并且電阻爐也廣泛應用于科研及實驗室，故 我們重點介紹。阻爐簡介一、電阻爐的概念電阻爐是把電流通到電熱提上而發(fā)出熱量，借熱的傳導，對流及輻射方式把熱量傳給制品。二、電阻爐的分類電阻爐通常是按照爐膛的結構及制品在電爐內的移動方式加以劃分?？梢苑譃槿缦聨最悾?、 間歇操作電爐：這類電爐按爐溫的高低，可以分為低溫（工作溫度 低于600700C）、中溫（工作溫度為7001250C）和高 溫（工作溫度大于1250C）三類。下面介紹按其結構來 分類：（1）、箱式（室式）電阻爐：外形像箱子，爐膛呈長六面體，靠近爐膛內壁放置 電熱體。爐溫在1200c

8、一下，通常采用銀銘絲，鐵銘絲； 爐溫為13501400c時，采用硅碳棒；爐溫在 1600c可 采用二硅化血棒為電熱體。箱式電阻爐主要用于單個小 批量的大、中、小型制品的燒成。（2）、井式電阻爐：爐膛高度大于長度和寬度（或直徑），爐門開在頂 面，用爐蓋密封，電熱體通常布置在爐膛的側壁上，多 為圓形，正方形或長方形。適應于燒制管狀制品，深井 電爐通常沿高度分為幾個加熱區(qū)，各區(qū)溫度分別控制功 率來調節(jié)，使電爐沿整個高度溫度分布均勻。高溫陶瓷 氫氣鋁絲爐最高工作溫度為1700至1800攝氏度，鴇棒 爐可達2500攝氏度。.這類電爐又分為鐘罩式電阻爐和臺車式電阻爐，鐘 罩式電阻爐及臺車式電阻爐具有不在狹

9、長的爐室內碼裝 制品的優(yōu)點，便于操作，改善勞動條件。.連續(xù)操作電熱窯爐：電熱隧道窯是陶瓷工業(yè)中較其他窯型先進的熱工 設備，已廣泛使用，效果很好。它的構造與煤氣窯相似， 具有連續(xù)操作大批量生產的優(yōu)點。應用較多的連續(xù)操作 電熱窯爐有：窯車式電熱隧道窯；銀底式電熱隧道窯； 推板式電熱隧道窯傳送帶式電阻爐；鏈式電阻爐。 1.3選用箱式電阻爐的原因箱式電阻爐的使用范圍廣，不同溫度下可采用不同 的電熱元件，且制品的燒成范圍也比較廣，適用于的燒 成范圍也比較廣，適用于大，中，小型的各類制品的生 產加工，箱式電阻爐的爐膛是方形的，根據具體要求的 尺寸不同可以定做不同的規(guī)格。形狀為放倒的箱型，中 間的空心部分為

10、爐膛，本電阻爐的設計使用溫度為1000攝氏度，可用于單個小批量的中小型制品的燒成。且選 用箱式電阻爐經濟實惠，制造工藝較簡單，能有較長的 使用壽命，性價比較高。第二章爐膛尺寸的確定 2.1爐膛容積的初步認識.電阻爐的影響因素：.功率的影響：尺寸大，功率大。.操作空間的影響。.發(fā)熱體的影響，發(fā)熱體多，尺寸大。在具體確定電阻爐的尺寸時，除了依據制品的外 型尺寸考慮雜爐內有效的放載制品外，還應該集合考 慮電熱體在爐內的安裝方式。.爐膛容積的初步認識.窯的體積不易過大容積大，產量大，單位窯體熱散失少，但容積過 大，火焰不易到達窯的中心，是窯內溫度氣氛分布不均勻，降低產品質量，若窯均勻窯溫和窯內氣氛，不

11、 得不適當延長燒窯時間，這樣有使燃耗量增加，拉長 了窯的使用時間，降低了其使用壽命。.窯的體積不易過小容積過小，產量小，火焰易充滿全窯，窯內溫度和氣氛分布易均勻，但容積過小，具開設窯門的地 方散失所占比例大，如果不注意窯門的封閉，可能引 起室內溫度和氣氛不均，因此容積大小應視具體情況 而定。膛尺寸的確定.爐膛尺寸的確定原則在具體確定電阻爐的尺寸時，要考慮制品的尺寸, 爐的產量以及電熱元件的安裝形式，電熱元件若安裝在 兩側爐寬就不能太大，否則在爐的寬度方向上溫度分布 不均勻，電熱元件在爐膛上下，爐的高度也不能太大， 理由也一樣。對于棒狀加熱體，由于元件發(fā)熱部分的長 度一定，為使爐溫均勻及元件的合

12、理，爐膛高度和寬度 課程設計第 頁課程設計第第頁應等于元件的發(fā)熱部分的長度。功率大于5kw的大中型電阻爐，具工件與爐壁距離 約為50至100毫米，功率小于5kw的小型電阻爐工件與 爐壁距離約為10到25毫米。.爐膛的尺寸的確定考慮各方面的因素，本著爐膛尺寸確定的原則，此 次設計箱式電阻爐爐膛尺寸確定為 260*175*120mm.第三章材料的選擇砌窯要用耐火材料，耐火材料必須具有一定的強度 和耐火性能，以便保證窯爐燒到要求的溫度而不倒塌， 砌窯也要用隔熱材料，隔熱材料的作用是減少窯爐墻壁 的積熱和散熱，節(jié)約燃料，隨著新型高溫窯爐的出現(xiàn)， 現(xiàn)在有不少新型的耐火材料和隔熱材料，而且在試制高 強高溫

13、隔熱材料，將來利用一種材料就可以砌筑理想的 窯爐。 3.1耐火材料的選擇一 耐火材料的主要性能耐火材料的好壞，應從它的耐火度，荷重軟化點， 熱穩(wěn)定性和抗化學腐蝕性，高溫體積穩(wěn)定等幾方面來決耐火材料的性能好壞的決定因素主要是學成分， 其 次是生產時的工藝過程。在生產耐火被時，作為骨架的 瘠性物料顆粒配比。成型壓力和燒成好壞三個因素占重 要地位。要求有高的熔點的化學成分，瘠性材料顆粒配 比要求大中小顆粒配合成最緊密的堆積，成型壓力高， 燒成時希望燒熟而不過燒。二幾種常見的耐火材料.粘土質耐火而專含三氧化二鋁3046%,二氧化硅5056%,堿金 屬與堿土金屬氧化物 57%.它是采用含三氧化二鋁不 小

14、于30%的耐火粘土作原料。一部分預先燒成熟料，研 碎作瘠性材料，其余一部分不預先燒的軟質粘土作粘結 劑，便于成型，成型后在13001400C%燒成。粘土磚 屬于弱酸性耐火材料，熱穩(wěn)定性較好，荷重軟化開始溫度在12501300c以上，軟化開始和終了溫度間隔很 大。粘土磚在工業(yè)上使用甚廣，廣泛應用砌筑隔瓷工業(yè) 窯爐，使用溫度1300c以下.半硅石專：含三氧化二鋁小于30%二氧化硅大于65%是采用 天然的含石英雜質的粘土或高嶺土，如沙質石英巖，酸 性粘土，泡沙石等作為原諒。也可用石英或沙粒作瘠性 材料摻在耐火粘土中來制造半硅磚。半硅被屬半酸性耐 火材料，其荷重軟化開始溫度比粘土磚稍高，急冷急熱 性比

15、硅磚好，但比粘土磚稍差。a）高鋁石專：含三氧化二鋁46姒上，以天然高嶺石和含水鋁氧石 為主要礦物組成的高鋁磯土為原料， 在14501500c左 右燒成。高鋁磚的耐火度及荷重軟化點比粘土磚的高， 開始軟化溫度在14201500c以上，抗化學腐蝕性好， 但其熱穩(wěn)定性較低，使用溫度根據含三氧化二鋁的多少 在 14001600 c .b）硅石專：含二氧化硅93%Z上，一石英巖為原料，加入鐵磷， 石灰乳作礦化劑，以亞硫酸紙漿廢液等作粘結劑，在 13501430c燒成。屬酸性耐火材料，荷重軟化開始溫 度高，一般在1620c以上。熱穩(wěn)定性差，不適宜砌筑間 歇性的窯爐。c)鎂石專：含氧化鎂8085%是堿性耐火

16、材料，鎂被分燒結 鎂磚和不燒結鎂磚，燒結鎂磚是用煨燒良好，組織均勻 的燒結鎂石作原料，用亞硫酸紙漿廢液作粘合劑，加壓 成型，在16001700c燒成。鎂而專耐火度甚高，一般超 過2000C,荷重軟化點低，1500c就開始軟化，熱穩(wěn)定 性不好。不燒鎂磚是燒結鎂砂加鹵水搗打而成。d)鎂硅石專：是以方鎂石為主要礦物組成，以鎂橄欖石作為基質 結合的一種鎂質耐火材料，用高鎂硅石或在橄欖石原料 中加入燒結鎂砂制成，制造工藝和理化性能與鎂磚相同， 其燒成溫度 16201650 C,荷重軟化開始溫度約為 1550c以上。e）鎂石專鋁：含氧化鎂80必上，三氧化二鋁510晰含鈣少的鎂 砂加入約8%勺工業(yè)三氧化二鋁

17、粉，以亞硫酸紙漿廢液等 作粘結劑，高壓成型后，在1580 c燒成，其耐火度高達 2130C,荷重軟化點和穩(wěn)定性都比鎂化磚好，各種鎂磚 使用溫度在17001900c .f） 剛玉石專：以電容剛玉石專或工業(yè)氧化鋁為原料， 加入1%以下的氧 化鈦，在16001800c左右燒結而成，含三氧化二鋁99% 以上，體積密度高達 3.8克每立方厘米，使用溫度在 1800 c以下。g）碳化硅耐火制品用粘土做粘合劑的碳化硅制品，具組成變化很大，根據使用要求，粘土結合劑用量在 520%可以外加高 鋁磯土，工業(yè)氧化鋁，或熔融石英，與碳化硅一起配料 燒結而成，制品中含碳氧化硅 3587%二氧化硅10 50%三氧化二鋁

18、330%,其荷重軟化溫度自1400 1620 c .用電爐在2300c熔融制得的再結晶碳化硅制品，含 碳化硅達99%體積密度為2.55克每立方厘米在1730c 沒有變形。碳化硅耐火料具有高的導熱系數(shù)，隨著碳化硅含量 的增加至100kj/m.h. C有高的荷重軟化溫度，1400 1700c .高的溫度急變抵抗性，加熱至使用溫度，吹風急 冷，反復可在50150次，并有高的抗渣性和耐磨性是 很好的匣缽，棚板材料和隔焰板材料，不過在 900 1100c .容易氧化，應在表面涂抹一層抗氧化材料。 h）含錯耐火材料：錯英石石專二氧化錯3565% 二氧化硅3255% 三 氧化二鋁08%荷重軟化溫度在1400

19、1650C,錯氧 硅含二氧化93.5%以上，耐火度在1850c以上，體積密 度為4.40克每立方毫米。三耐火材料的選擇本次窯爐設計的溫度控制在1000c ,以上所有材料 均適用，但由于是間歇密，綜合考慮各種因素比如材料 的來源是否方便，是否經濟實惠，最后選用粘土磚作為耐火材料。粘土磚的準許使用溫度為1300c左右，是滿足要求 的，其物理參數(shù)為：入=0.835+0.0058tw/ (mr C) p =2070kg/m3;允許使用溫度13001400 C;平均比熱容 Cp=0.84+0.00026t kJ/(kg C )隔熱材料的選擇一隔熱材料的初步認識砌筑窯爐時往往要用輕質隔熱材料，一般輕質隔熱

20、磚 是在制造耐火磚時加入特殊發(fā)泡物質，生成一種多氣孔 的輕質耐火材料。特殊發(fā)泡物質為三類：.在制磚時加入可燃燒炭末，鋸木屑等，使制品 燒成后有一定氣泡。.在制磚時加入松香等泡沫劑，并以機械方法使 之起泡，燒成后制的多孔制品。.在制磚時加入白云石或方鎂石和石膏，并加入硫酸，其發(fā)生化學反應，生成氣泡，經過燒成后獲得多孔制品。二幾種常見的隔熱材料.輕質耐火而專一種具有多孔結構的耐火隔熱材料，輕質耐 火磚氣孔率較高，機械強度低，耐磨性和熱穩(wěn)定 性差，不能承受過大壓力，且不能用于直接和火 焰接觸得部位。輕質耐火而專有：輕質硅石專，輕質乃粘火石專， 輕質高鋁磚。.高鋁空心球石專將工業(yè)氧化鋁或焦寶石、鋁磯土

21、等耐火材料 在電弧爐熔融后用壓縮空氣噴吹而成大小直徑 不同的空心高鋁球。然后經顆粒配比，加入適量 的硫酸鋁水溶液作粘結劑，成型后，在15001750c溫度下燒結而成，這種石專的高溫絕熱性 好，收縮性強，機械強度高，耐磨性好，抗腐蝕 性強。.硅酸鋁耐火纖維用焦寶石鋁磯土等耐火材料，在電弧爐中 熔融，然后用高壓空氣噴吹而成棉花狀的纖 維，可做散裝填充材料，也可加粘結劑做成 氈、紙板圈和繩使用，具有高耐火度，低導 熱系數(shù)，低蓄熱量，輕質，吸音，耐熱沖擊， 耐腐蝕等性能。.硅藻土轉在高溫下會收縮和焰化，且強度低，可以用 于900c以下部位，或著中間保溫材料。三隔熱材料的確定從隔熱材料的性能，滿足使用要

22、求及經濟因素等 各方面的綜合考慮，選用輕質硅藻土轉做隔熱材料， 其物理參數(shù)如下：密度p =450650kg/m3允許使用溫度為900 c平均比熱容 Cp=0.113+0.00023t kJ/(kg C)導熱系數(shù)入=0.063+0.00014t W/(m - C)第四章電阻爐尺寸及結構膛尺寸及結構爐膛材料爐膛材料選用粘土磚做保溫材料，選輕質硅藻土 硅磚作隔熱材料，具導熱系數(shù)分別為：入 1=0.835+0.00058t入 2=0.063+0.00014t爐膛尺寸爐膛尺寸為：260 X 175 x 120mm耐火材料和隔熱材料的厚度確定窯內溫度與窯外溫度的傳導主要為導熱傳熱， 而對流和輻射可以忽略不

23、計，所以電阻爐熱量的損 失計算轉化為雙層平壁導熱。窯墻示意圖如:隔熱材料耐火材料窯外60 c1000 C900 c60 c由于兩層材料之間接觸緊密，設接觸處溫度為900c窯外溫度出于安全考慮不能過高，故設為60C,窯內工作溫度為1000 c (因為硅藻土石專最高使用溫度為900 C)設耐火材料與隔熱材料厚度為S 1和S 2 ,另外考慮 熱量損失不能過大，過大的話需電熱補償熱多，不經濟, 故設允許單位熱量損失為2000W/m2.故有：入 1=0.835+0.00058t=0.835+0.00058 X (1000+900) /2= 1.385W/(m2 - C )入 2=0.063+0.0001

24、4t=0.063+0.00014 X (900+60)/22 =0.1302 W/m C有平壁計算公式：q = (tt2)入 1/ S 1=( t2-t3)入 2/ 32有：100 入 1/ S 1=840 入 2/ S 2=2000計算得：S 1=0.069m5 2=0.055m為了計算和設計方便，取S 1=70mmS 2=60mm四.爐殼結構及材料爐殼是一個密封的構件，爐殼結構應便于對每個焊 縫進行檢漏。常用普通鋼作爐殼材料，可選 10、15、20 號鋼。爐殼尺寸一般為0.5 1.2mm.五.爐體尺寸的確定爐膛尺寸：260X 175X 120mm耐火材料厚度為70m隔熱材料的厚度為60mm

25、爐殼為3mm爐膛左右方向上填充材料的厚度為：2X（ 70mm寸火+60mnfi鬲熱+3mmP 殼）=266mm即爐體的整體寬度為：175+266=441mm爐膛前后方填充的材料厚度為：2 x （70mm耐火+60mnfi鬲熱 +3mmP 殼）=266mm即爐體長度為：260+266=256mm爐膛高度方向上填充的材料的厚度：2X （70mm寸火+60mnfi鬲熱+3mmP 殼）=266mm即爐體高度為120+266=386mm為了便與設計長度取整，所以爐體尺寸定為：525X 440X385 mm可根據材料尺寸在前后左右方向上適度加厚。門結構和尺寸一爐門爐門的功能是開關，便與樣品存放及取出，要求

26、 保溫及密封，且厚度及材料要求和爐壁一樣。二尺寸爐門尺寸為：200 x 200mm三設計爐門為開合型，即一邊用錢鏈與爐身相連，另一邊用 鎖扣與爐身相扣，在爐門四周與爐身，相扣位置安裝石 棉墊，達到密封效果，同時防止爐內溫度過高，熱量從 爐門縫隙導出，燒紅爐門，而不敢開戶爐門，或者將爐 門燒壞，同時存在安全隱患。第五章功率的計算阻爐理論功率的確定一基本參數(shù)箱式電阻爐，爐膛尺寸為 260X 175x 120mm使用溫度為：1000c二面積負荷法確定功率爐膛內表面每平方米上布置的功率大，爐溫就高，布置功率越小，爐溫就低。一般推薦如下：爐溫，C布置功率，KW/rm120015 20 TOC o 1-5

27、 h z 100010157006 1040047功率計算公式：N=KF(F表示爐的內表面積)計算如下：內表面積：F=(0.26 X 0.12+0.175 X 0.12+0.26 X 0.175)2X2=0.1954m2因使用溫度為100C,取K=15 kw /m2,則有N=15X 0.1954=2.931 kw三容積負荷法確定電爐功率：根據箱式電阻爐，井式電阻爐長期實踐總結可知電阻爐的功率與電爐的爐膛容積有一定關系，其關系如下：N=KV 2/3 kw式中：丫=爐膛的有效容積，m3K=隨爐溫不同的系數(shù)對于箱式電阻爐：當爐溫為 1200c時，K=15Q當爐溫為1000c日K=100當爐溫為700

28、c日K=75;當爐溫為400c日K=50;計算：V=0.26 X 0.175 X 0.12=0.00546 m3取K=100,則有N= KV/3=3.1 kw四理論功率的綜合評定考慮到由面積法確定功率時，由于采用的是整體內表面積代替電熱絲繞成面積而可能導致準確度不夠，故采用容積法確定的功率，即理論功率定為N=3.1kw際功率的確定由于計算功率并不是所實際爐子的實際功率，實際 考慮到進一步提高產量的可能，或者計算中選用數(shù)據與 實際不一樣，或者供電壓的波動對功率的影響，電熱體 長期使用后的老化現(xiàn)象使電阻增大，以及縮短升溫冷卻 時間等因素，在設計爐子時，一方面應考慮爐子的安全系數(shù)，另一方面應考慮爐子

29、的功率儲備，故實際功率應 為：NKN計（K取 1.21.5 ）由于我們對材料本身的了解少，并且設計過于理論 化，為增大安全系數(shù)，取 K=1.5,故N實= 1.5N計=1.5X 3.1=4.65KW即實際功率N實=4.65KW率是校核在前面設計爐壁時，我們是按熱損失量2000W/ m2設計的，故總熱損失量 Q損為：計算：爐膛內表面積F=0.1954 m2 （前面已計算）故總熱損失 Q=qF=20000.39KW實際功率取4.65 KW滿 足要求的。第六章 供電電路及功率調節(jié)電電路電阻爐通常用工業(yè)頻率50Hz的交流電，由車間電網 供電，電壓為220V,或者380V,爐子電壓不宜過高，因 為高溫下耐

30、火材料的導電性急劇增加，并使電流漏損的 可能性增長。下圖是整個電阻爐的或者是其中一組電熱體的一般 供電電路，在電力動力部分里，電流通過總開關 DK熔 斷器RDffi接觸器C而進入爐子。在爐子控制電爐中表示了工作的兩種控制方法：用溫度調節(jié)器的人工遠距離控制和自動控制。 萬能開關HK的接點1及2成閉路時，電流通過了接觸器 C的線圈，接觸器的動合觸電C閉合，爐子接通加熱，節(jié)點1和2 成開路時，爐子就被切斷降溫，這就是爐子的人工控制。 在自動控制的情況下，萬能開關HK勺接點1及2成開路， 而接點1和4成閉路，這時爐子的接通切斷靠溫度調節(jié) 器PT的繼電器來進行。當爐內溫度低于預定值時，繼電 器成為閉路而

31、爐子接通加熱。當溫度高于預定值時，情 況相反，爐子被切斷，這樣來自動保持顱內溫度的恒定 不變。率的調節(jié)功率的調節(jié)包括兩個方面：其一，爐子的總耗電功 率的調節(jié)，其二，在爐子使用過程中不斷調整電阻元件 的耗電功率，以控制爐溫按工藝要求均勻地變化。一、 利用變壓器來調節(jié)由于升溫過程中電熱體的電阻值變化很大，或在長 期使用后，電阻會改變，所以在爐子和電力網之間還要 配備一臺變壓器，以降低或調節(jié)電阻的輸入電壓。調節(jié) 輸給電熱體的電壓，即相當于調節(jié)電熱體的發(fā)熱量Q 從而調節(jié)溫度。通常在升溫過程中，需要逐步升高電壓。當溫度接 近最高燒成溫度時，往往要適當調低供電電壓，減小升 溫速度，以防止爐溫超過規(guī)定的溫度

32、。二、通過改變電熱元件的鏈接方法來調節(jié)。當爐子使用日久，電熱體逐漸老化，而電阻也隨之 增加，發(fā)熱功率不足，導致爐溫難于上升。在有幾個電 熱體的爐子里，就可以用改變電熱體連接線路的方法來 調節(jié)功率。通常是利用轉換開關來實現(xiàn)的。第七章電熱元件的選擇和確定電阻爐的電熱體，可分為金屬電熱體和非金屬材料 電熱體，在設計電爐時，首先根據生產工藝等條件要求 選擇合適的電熱體材料，即做到技術上的合理，又節(jié)約 投資。熱元件材料的選擇一、電熱元件的要求：對于電熱元件，其最高使用溫度應比爐的最高操作溫度高，其次還要滿足以下要求：1、電熱體的發(fā)熱溫度要滿足工藝要求；2、具有較高的比電阻和較小的電阻溫度系數(shù)；3、在高溫

33、下，化學性質穩(wěn)定，不易氧化，不與爐內的襯磚和氣體發(fā)生反應；4、具有優(yōu)良的機械性能；5、熱膨脹系數(shù)不能太大，如果熱膨脹系數(shù)過大，尤其是 間歇操作的爐子容易損壞；6、電熱體成本低，盡量價格便宜；二、幾種常見電熱材料的介紹：1、鋁鋁屬于高熔點稀有金屬，熔點2630C,硬而堅韌，高溫 下具有持久，強度，導電性好，鋁的抗腐蝕性強。僅有 稀硝酸、沸騰的鹽酸和熱王水才能溶解鋁，但鋁容易氧 化，適合應用于真空及還原氣氛中。2、鴇鎢屬難容稀有金屬，熔點 3410C,在20002500c的高溫下，其蒸汽壓仍然很低，蒸發(fā)速度小，鴇的導電性較 好。鴇在常溫下比較穩(wěn)定，不受空氣侵蝕，在較高溫時，鴇 激烈地被氧化。能與氯

34、氣，氮反應，生成六氯化鴇，氮 化鴇，鴇在高溫時和碳及含碳氣體反應生成碳化物，鴇 具有良好的抗腐蝕性，不與任何濃度的氫氟酸，王水， 硝酸，硫酸和鹽酸反應，鴇的溫度系數(shù)較大。3、銀銘合金其熔點隨合金的成分而定，約占1400C,在1100c以下 的爐子均可使用作為電熱元件，銀銘合金在高溫下不易 氧化，因為其表面生成氧化銘保護內部不被氧化，不需 要任何保護氣體，比電阻 P =1.11 Q mr2/m,電阻溫度 系數(shù)%t=8.5 X10-514X 10-5,故升溫時，電功率穩(wěn)定， 另外其強度也較好，能繞制各種形狀。4、鐵銘鋁合金熔點比銀銘合金高，約在1500c左右，加熱后在其表面 生成一層氧化鋁膜起保護

35、作用，但鐵銘鋁合金強度不高， 過熔容易變形倒塌，造成短路；止匕外，這種合金加工性不太好，性硬脆，可焊性差。在高溫下與酸性耐火材料 和氧化鐵反應，鐵銘鋁合金的線膨脹系數(shù)比較大，設計時考慮留有余地，供其伸縮。5、硅碳棒最常用的非金屬元件，其主要成分是 SiC 94.4%, SiO2 3.6%,熔點2227C,使用溫度1400C,具有良好的導熱 性、導電性和耐磨性，能承受較高的加熱溫度，在高溫 條件下與空氣中的CO和O2反應，生成玻璃態(tài)的SiO2膜, 使電阻增大。三電熱元件的確定硅碳棒制成的電爐升溫速度快，加熱效率高，抗氧化 性好，制作工藝較簡單，所以用它做加熱元件。熱元件尺寸的計算爐子的總功率N總是已知的，根據爐膛的長度，發(fā) 熱體的長度是定的，因此只須計算硅碳棒的直徑d,根數(shù)n,總電阻R及全部負荷下的電壓U。一確定根數(shù).設計時，假設根數(shù)為nN=F效/f效（F效為硅碳棒有效輻射面積，單位為cM）F效=1000N總/w允（f效每根硅碳棒的有效面積，單位為cm2）.硅碳棒的直徑確定設直徑為d,則有d=10 2N/ w 允 l 兀 mm式中：w允一實際允許單位表面功率，w/ cm