小型箱式中温电阻淬火炉发热丝设计遇到困难，请高手...

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-15 13:54:35

本帖最后由锋芒毕露于 2014-1-15 14:15 编辑

我帮朋友设计一个刀匠用淬火炉。由于要热处理的部分材料温度需要达到1000-1100度之间。故我的炉子设计额定温度1100度，
参数是这样的：
使用电压220v
炉子内部空间：132mm宽x195mm高x421mm深
内部面积3268.14cm^2
参照国外制作经验，功率密度选择0.8w/cm^2——1.0w/cm^2
选择功率为3000w
则实际功率密度为0.917w/cm^2
因为炉温额定1100度
选取0cr27al7mo2做螺旋电阻发热元件
查厂家数据得知炉温1100度时该材料的表面负荷推荐值1.2-2.0w/cm^2
查看电阻丝型号并计算
直径1.8mm电阻丝在220v条件下3000w功率时其表面负荷为1.978w/cm^2
直径2.0mm电阻丝在220v条件下3000w功率时其表面负荷为1.441w/cm^2
为了提高使用寿命选取2.0mm的0cr27al7mo2电阻丝
电阻丝长度为33128mm
绕制外径为24mm螺旋管，其未拉伸长度为958.3mm
选取拉伸系数3，拉伸后长度为2875.9mm

**难题就是外径为24mm、长度2875.9mm的电阻如何布置到两个尺寸为421mmx195mm的侧壁上。
我感觉是布置不下，勉强布置上了电阻之间的距离又太近了。
请高手支招，从哪里改进？炉子的基本造型如图

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-15 14:12:01

炉子建成后的大概样式

Jasen · 发表于 2014-1-15 14:30:27

是否可以考虑顶部也布置一部分加热器？

找漏洞 · 发表于 2014-1-15 14:42:38

锋芒毕露发表于 2014-1-15 14:12
炉子建成后的大概样式

那何不布置成3面加热呢2面不够3面，再不够就4面

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-15 18:53:19

Jasen 发表于 2014-1-15 14:30
是否可以考虑顶部也布置一部分加热器？

顶部是可以考虑，不过这样更换电阻丝就太麻烦了。

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-15 18:54:25

找漏洞发表于 2014-1-15 14:42
那何不布置成3面加热呢2面不够3面，再不够就4面

4面是不行的，底部样放置待热处理原件。

Jasen · 发表于 2014-1-15 20:14:29

本帖最后由 Jasen 于 2014-1-15 20:55 编辑

锋芒毕露发表于 2014-1-15 18:53
顶部是可以考虑，不过这样更换电阻丝就太麻烦了。

对于这样的小设备来说顶部更换电阻丝也不麻烦的，跟左右侧没有多大的区别。
如果三面还不够，底部也是可以考虑的，只是底部的耐火砖需要做些处理，即要保证底部加热器的热量散发，也要考虑工件不碰到底部的电热丝就可以了。

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-15 21:53:07

Jasen 发表于 2014-1-15 20:14
对于这样的小设备来说顶部更换电阻丝也不麻烦的，跟左右侧没有多大的区别。
如果三面还不够，底部也是可以 ...

请问版主2个问题，
1.请问在炉温1100摄氏度，在满足表面负载的情况下，电阻丝直径有没有要求必须大于多少的要求（比如大于1.6mm）？
2.电阻丝缠绕成螺旋后我知道螺旋的外径必须大于电阻丝直径的5-7倍，也就是说有下限，那么这个值有没有上限规定？

hongqk · 发表于 2014-1-15 22:25:59

如果做成折叠带状发热体呢？

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-15 22:47:47

hongqk 发表于 2014-1-15 22:25
如果做成折叠带状发热体呢？

带状发热体固定难度大，占用较多炉内空间（炉内空间本来就小），接线位置难做到一起，不像线状发热丝可以全部在箱式炉尾部接线。
同时我还考虑过硅碳棒作为发热材料，因为硅碳棒允许表面负荷很大。但是有2个问题。第一硅碳棒一般都是要穿过炉体保温材料，炉子本来就小，这种结构对保温影响很大。第2，硅碳棒接线分布在两端，这样接线会分布在炉子两侧，显得凌乱，用电安全性也降低。

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-15 23:51:34

刚看到一种线状电阻丝波纹布置方式，请问高手里面的两个参数一个深度H和角度（斯塔）是什么意思

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-15 23:53:44

这个图大一点，看这个，上面看不清

钢铁医生 · 发表于 2014-1-16 02:21:26

找陶瓷纤维耐火材料厂家买现成的炉心方便省心

节能环保

Jasen · 发表于 2014-1-16 10:17:49

锋芒毕露发表于 2014-1-15 21:53
请问版主2个问题，
1.请问在炉温1100摄氏度，在满足表面负载的情况下，电阻丝直径有没有要求必须大于多少 ...

1, 在满足表面负载的情况下，电阻丝直径的选择没有必须大于多少的要求，但计算出长度会不同，需要考虑布置空间和表面负荷选择合适的直径。根据你提供的参数，选2.0mm丝是可以的，1.8mm的表面负荷有点偏高。
2，上限原则上讲没有明确规定，根据螺旋丝的固定方式、布置空间、热态下的受力面（方向）和变形等综合考虑。

hongqk · 发表于 2014-1-16 12:23:08

锋芒毕露发表于 2014-1-15 23:53
这个图大一点，看这个，上面看不清

这应该就是我提到的带状发热体做成的样子。可以做薄一些，增加电阻，厚一点减少电阻。方便匹配负荷系数。

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-16 13:08:08

Jasen 发表于 2014-1-16 10:17
1, 在满足表面负载的情况下，电阻丝直径的选择没有必须大于多少的要求，但计算出长度会不同，需要考虑布 ...

谢谢版主，专业的果然就是不一样。

锋芒毕露 · 发表于 2014-1-16 13:09:56

hongqk 发表于 2014-1-16 12:23
这应该就是我提到的带状发热体做成的样子。可以做薄一些，增加电阻，厚一点减少电阻。方便匹配负荷系数。 ...

这不是带状电阻，是圆柱丝状电阻呈波纹方式布置在炉内。我是没看明白其中深度H和那个角度是个什么意思。

hongqk · 发表于 2014-1-16 21:17:38

这个图中，d为电阻丝的直径，h相当于节距，h>3d表示节距要大于3倍直径，而角度只是在制作这个样子的发热体有意义，我认为是任何形状都没有关系。

qibao9891 · 发表于 2014-4-9 01:46:12

本帖最后由 qibao9891 于 2014-4-9 01:47 编辑

绕制外径为24mm螺旋管，其未拉伸长度为958.3mm
引用楼主一句话。
前面楼主也计算了，也得到Jasen的肯定，计算结果问题不大了。

我觉得这个问题的关键点是螺旋管直径。螺旋管直径加大一些，其未拉伸长度和拉伸后长度就都降下来了。
比如加到直径30，拉伸后螺旋管只有2260mm，比2875mm就短了很多。400多深的炉膛，少走1排半。加到直径35，就能少走3排。

愚见。

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