优化设计计算方案

1.炉膛尺寸计算

（1）室式及台车式电阻炉　室式及台车式电阻炉的炉底面积A通常按典型工件或料盘所占的炉底面积来确定。工件距电热元件、工件距台车边缘之间留有50～100mm的间隙，工件距炉口内缘留200mm左右距离。当不能以某种典型工件为依据确定炉底面积时，则根据工件装炉质量、炉子生产率及工件在炉内的加热时间进行计算：

A=G/（KP） （12-70）

式中 A——炉底面积（m²）；

G——一次装炉的工件及料盘质量（kg）；

P——炉子生产率[kg/（m²·h）]，见表12-72；

——工件在炉内的加热时间（h）；

K——炉底面积利用系数，K=0.65～0.8。

表12-72 电阻炉的炉子生产率P [单位：kg/（m²·h）]

（2）井式电阻炉　井式电阻炉的炉膛尺寸根据最大装炉工件或料筐所占空间确定，工件或料筐距电热元件应留有100～200mm的间隙，大炉子取较大值。炉口直径应比最大工件外径大100～200mm，以防装料时碰坏炉口。工件或料筐距炉口和炉底的距离应保持（0.3～0.5）D，D为炉膛直径。炉膛截面面积等于炉膛直径与炉膛深度的乘积，炉子生产率取80～120kg/（m²·h）。

（3）推杆式电阻炉　推杆式电阻炉的炉膛尺寸是根据装炉料盘数及料盘在炉内的排列情况确定。

炉膛长度按下式确定

L=ln（1+αt）+2S （12-71）

式中 L——推杆式炉炉膛长度（mm）；

l——料盘长度（mm）；

n——料盘沿炉膛长度排列个数；

α——料盘线胀系数（1/℃）；

t——炉内温度（℃）；

S——料盘距端墙距离，S=150～200mm。

为防止推料时发生拱料现象，炉膛长度与工件或料盘高度比应小于200。炉膛长度大于10m时，应采用双排布料方案。

炉膛宽度B为

单排布料时

双排布料时

式中 B——炉膛宽度（mm）；

b——工件或料盘宽度（mm）；

c——工件或料盘间及料盘与炉墙间距离（mm），c=150～300mm。

炉膛高度H为

H=δ+h₁+h₂ （12-73）(www.xing528.com)

式中 H——炉膛高度（mm）；

δ——工件或料盘厚度（mm）；

h₁——最大装料高度（mm）；

h₂——料面至炉顶距离（mm）。

2.安装功率计算

安装功率是指炉内的电热元件在单位时间内应具有的最大加热功率。间断操作的电阻炉以加热阶段所需的功率作为炉子的安装功率；连续式电阻炉则应按各区段供热情况分区确定安装功率。

安装功率的计算方法分为热平衡计算法与经验指标计算法两种，通常采用后一种计算法。经验指标计算法是根据炉膛容积或单位炉膛内表面积，按表12-73所列公式和数据概略计算炉子的安装功率。炉子生产率高时，取表中上限值；炉子生产率低时，取表中下限值。

表12-73 炉膛容积、内表面积与安装功率的关系

根据炉膛内表面积、炉温和升温时间也可按式12-74计算安装功率。

P=C^-0.5A（t/1000）^1.55 （12-74）

式中 P——炉子安装功率（kW）；

C——系数，热损失较大炉子，C=30～35；热损失较小炉子，C=20～25；

——空炉升温时间（h）；

A——炉膛内表面积（m²）；

t——炉温（℃）。

3.安装功率的分配

炉子的安装功率应根据炉膛各部位的需热情况进行分配，而不能单纯按炉膛内表面积平均分配。

（1）室式和台车式电阻炉　该类炉型的电热元件一般都布置在炉膛两侧和炉底板以下的沟槽内，大型炉子还需在炉膛端墙和炉门上也布置一些电热元件。靠近炉口部位应将单位炉墙内表面积的功率提高15%～20%，炉膛较长的炉子还应将炉门和靠近炉口部位的电热元件组成一组，实行单独控温。炉底的电热元件因在炉底板以下，为避免电热元件温度过高，其单位面积功率应低一些。

（2）井式电阻炉　电热元件安装在炉膛周围，为使炉温均匀并便于控制温度，通常沿炉膛深度分成数个功率相等的加热区段，每一加热区段所占据的炉膛深度与炉膛直径D的关系为

h=（0.5～1）D （12-75）

式中 h——加热区段所占据的炉膛深度（mm），大直径炉子取较小值；

D——炉膛直径（mm）。

炉膛加热区段数：n=H/h，H为炉膛深度（mm）。

靠近炉口和炉底两区段的热损失较大，其单位面积功率应比炉膛中部各区段大20%～40%，区段数多的炉子取下限值。例如：炉温1200℃左右的高温井式电阻炉，此两区段的单位面积功率为20～25kW/m²，炉膛中部各区段取15～20kW/m²。炉温950℃的中温井式电阻炉，上述两区段的单位面积功率取15kW/m²，中部各区段取10kW/m。靠近炉口和炉底两区段所占据的炉膛深度h′要小一些，其关系式为h′=h-D/4。

炉膛直径D大于2m的大型井式电阻炉，为提高有效工作区深度，常在炉底也布置电热元件以补偿炉底的热损失。

（3）推杆式电阻炉　电热元件一般安装在炉膛两侧墙和炉底沟槽内，对于炉膛很宽而高度较低的炉子，其电热元件则安装在炉顶和炉底。根据工件的加热要求分别计算出加热、保温区段所需要的热量进行功率分配，在每一加热区段内可以平均分配功率，但靠近出料端的炉口部位，同样应将炉墙内表面的单位面积功率加大20%左右。