二电阻炉功率的计算
时间: 2013-05-27 11:39:32     来源: 江苏金冠炉业有限公司

热处理电阻炉功率的计算方法有热平衡计算法和经验计算法两种。

 一、 热平衡计算法

 热平衡计算法是根据炉子的输入总功率（收入项）应等于各项能量消耗（支出项）总和的原则确定炉子功率的方法。

1．
热处理电阻炉的主要能量支出

炉子能量消耗包括热工件的热量（有效热量）、在生产操作中的各项 热损失和电能输入炉子过程中在电气设备及导线中的电能损失 （如变
压器和炉外电缆的电能损失等） 炉子能量消耗量与炉子结构、尺寸、
生产率、热处理工艺和供电方式有关。

 电阻炉主要热量指出项目的计算方法如下：

（1）加热工件所需热量 Q 件 Q 件=P( c 2 t 2－c 1 t 1 ) ( kJ / h)

式中：P——炉子的生产率( kg / h)

 t 1、t 2 ——工作加热的初始和终了温度（℃）

 c 1、c 2 ——工件在 t1 和 t2 时的比热容〔kJ/(kg·℃)〕

 若以加热阶段作为热平衡的时间单位时，

Q 件应为 Q 件＝G 装（c2t2－c1t1）／г加 （kJ/h）

式中：G 装——一次装炉料重量（kg）；

г加——加热阶段时间（h）。

（２）加热辅助构件（料筐、工夹具、支承架、炉底板及料盘）所需 热量 Q 辅

Q 辅=P 辅（c2t2-c1t1） （kJ/h）

式中：P 辅——每小时加热辅助构件的重量（kg/h）；

 t1、t2——辅助构件加热的初始和终了温度（℃）；

 c1、c2——辅助构件在 t1 和 t2 时比热容[kJ/(kg·℃)；

（3）加热控制气体所需热量 Q 控

 Q=V 控 c 控（t2-t1） （kJ/h）

 式中：V 控——控制气体的用量（m3/h）；

 t1、t2——控制气体入炉前温度和工作温度（℃）；

 c 控——控制气体在 t1～t2 温度范围内的平均比热容[kJ/(m3·℃)]

 (4)通过炉衬的散热损失 Q 散 在炉处于稳定态传热时,通过双层炉衬的散热损失为

 式中:tg、ta——炉气和炉外空气温度（℃），

对电阻炉可以认为 tg 近似等于炉内壁温度或炉温；

啊 s1、s2——第一层和第二层炉衬的厚度（m）；

λ1、λ2——第一层和第二层炉衬的导热率〔W/(m2·℃)〕 〕

 ɑ∑２——炉体外壳对周围空气的综合传热系数〔W/(m2·℃)〕；

 F 散——炉体的平均散热面积（m２）；

３.６——时间系数。

 （５）通过开启炉门或炉壁缝隙的辐射热损失 Q 损

 Q＝ 式中：C0——黑体辐射系数；

 F——炉门开启面积或缝隙面积（m２）；

３.６——时间系数。

Φ——炉口遮蔽系数，

对常开炉门或炉壁缝隙而言δt＝１。

（６）通过开启炉门或炉壁缝隙的溢气或吸气热损失 Q 溢或 Q 损

Q 溢或 Q 损是开启炉门或炉壁存在缝隙时热炉气溢出炉外或遇冷空气 吸入炉内所造成的热损失。

对于一般箱式电阻炉，开启炉门时，通常 以加热吸入的冷空气所需要的热量作为该项热损失，即 Q 吸＝

 式中：ta——炉外冷空气温度（℃）；

 tg’——溢出热空气温度（℃），随炉门开启时间的增长而降低，

若 开启时间很短，可取炉子工作温度；

 ρa——空气在 ta～t’g 温度内的平均比热容[kJ/(kg·℃〕；

qva——吸入炉内的空气流量（m3/h）。

对于空气介质电阻炉，零压面在炉门开启高度中分线。

可按下公式计 算： V＝2200BH√H （m3·℃）

 式中：B——炉门或孔隙的宽度（m）

H——炉门开启高度或孔高度（m）

（7）砌体蓄热量 Q 蓄

 砌体蓄热量指炉子从室温加热至工作温度并且达到稳定状态时炉衬 本身所吸收的热量。

对双层砌体可按下式计算： Q
蓄=V1ρ1（c1’t1’－c1t0）+ V2ρ2（c2’t2’－c2t0）
（kJ）

式中：V1、V2——耐火层和保温层的体积（m3）；

 ρ1、ρ2——耐火材料和保温材料的密度（kg/m3）；

 t1’
t2’ 、 ——耐火层和保温层在温度达到稳定状态的平均温度 （℃）
；

 t0——室温（℃）；

c1’ c2’ 、 ——耐火和保温材料在 t1’
t2’ 和 时的比热容[kJ/kg· ℃]；

 c1、c2——耐火和保温材料在 t0 时的比热容[kJ/kg·℃]。

（8）通过外伸构件的传热损失 Q 传

Q 传=

式中： λ——外伸构件的导热系数（千卡/米·时·℃）

 L——外伸构件的长度（m）

F——外伸构件的截面积（m2）

（9）其他热损失 Q 它

此项热损失包括未考虑到的各种热损失及一写不易精确计算的热损 失、如炉衬砖缝不严、炉子长期使用后保温材料隔热性能和炉子密封 性能降低以及热电偶、电热元件引出杆的热短路等造成的热损失。此 项热损失可取上述各项热损失总和的某一近似百分数。

通常对箱式炉 为 10%～20%，即 Q 它=（10%～20%）Q 总 2．炉子所需功率 Q 总=Q 件+Q
辅+Q 控+Q 散+Q
辐+Q 传+Q 溢+Q
蓄+Q 它 Q 总
为维持炉子正常工作所必不可少的热量支出。在实际生 产中还必须考虑某些具体情况，如炉子长期使用后炉衬局部
损坏引起热损失增加，电压波动、电热元件老化引起炉子功 率下降以及工艺制度变更要求提高功率等等。因此，炉子的
功率应有一定储备，其安装功率（kW）应为 P 安= 式中：K——功率储备系数，对周期作业炉，.K=1.3～1.5。
炉子的热效率η可由下式求得： η= η越大， 炉子热利用率越高， 如果η过小，
说明设计不合理， 一般电阻炉热效率为 30%～80%。 （2）周期作业的炉子功率 对一般热装炉的周期作业炉，常先计算出功率，然后考核空 炉升温时间г升 г= 一般周期作业式电阻炉空炉从室温升到额定温度需要 3～8 小时，若
升温时间太长，则说明功率不够，需将 P 安加到满足空炉升温时间数 值。 二、 经验计算法 1．类比法 与同类炉子相比较，当炉膛尺寸和炉体结构确定后，依据生
产率、升温时间等方面的具体要求，与性能较好的同类炉子 相比较，而确定新设计炉子的功率。 2．炉温容积法 3．经验公式法 炉子功率可用下式计算： P 安= 式中：г升——空炉升温时间（h）； F——炉膛内壁面积（m2）； t——炉温（℃）；