小型电阻丝炉的设计
1600℃下小型电阻丝炉的设计
一、 电阻丝炉示意图及电热体的选择
1、电阻丝炉示意图
2、电热体的选择
二硅化钼适用于空气,氮气,惰性气体中,有极好的高温抗氧化性,抗氧化温度高达1600℃以上,在1200℃—1650℃时没有老化现象,在空气中长时间使用而电阻率不变。而电阻炉的工作温度是1600℃,工作气氛为氧化气氛,故选择二硅化钼作为电热体(注意:1.不能用于还原性气氛和真空中2.避免低温(500℃-700℃)空气中使用,以防Mo被大量氧化)
二、 电阻丝直径和长度的计算
6070800mm,已知炉管尺寸要求:炉膛工作温度为1600℃,
电源电压为220V,氧化性工作气氛,炉体中等保温,加热带长500mm
1、加热面积计算SDL=3.14650942cm2
其中,D为炉管内径,L为加热带长度
2、功率计算
由表查得1600℃时,100cm2炉管面积所需功率450W S9.42102
4504.2kW P100100
3、电热体参数的确定
MoSiO2电热体在1600℃工作温度允许表面负荷为6Wcm2~11Wcm2,为安全,取其下限6W
2cm2,查表得其1600℃时电阻率为t3.73mm
4、电热体直径 ,
5252410.P4103.734.2td22.2mm 222UW3.142006
5、电热体长度
L=RfU22002R339.5 10P104.29.53.89.7m 3.73 f0.785d23.8mm2 t
6、对电热体进行核算
P103
W6.27Wcm2 dL 与设计时选用表面负荷相近,故可保证安全使用。
三、电阻炉制作过程
1、确定电阻炉的功率
2、电热体的选择
3、计算电热体的直径和长度
4、选择合适的电热体,绝热材料和耐火材料。
5、按照规格,将电热丝缠绕,固定,并将引线加粗;然后再在外层用耐火材料和保温材料按照规定包围;安装控温热电偶;最后再在外层用碳素钢板焊接圆筒状外壳(钢板厚度要足以抵挡由于炉体爆炸的冲击);最后再安装炉架。
6、将引线穿绝缘瓷珠,以防短路,并用导线导出;在接线柱处加保护壳;炉壳用导线接地。
7、最后设计炉盖,用耐火材料和绝热材料做成,外面包有碳素钢壳;在接口处安装绝缘橡胶皮垫,并且在其表面安装水冷
系统,以保证橡胶垫不被烧毁。
四、发热体在炉管上的缠绕
为了保证炉管上有足够长均匀的恒温带,在炉子两端热损失大的地方电热丝缠绕紧密。在竖式管状炉中,高温区容易向上飘移,在炉子下部应该缠绕紧密些,另外,边缘要留出引线余份(注意:缠电热丝前应先检验一下电热丝能否缠下,螺距是否合适;电热丝引线应该加粗,以减少电流紧密度和降低温度;严防电热丝短路,否则易烧毁) 电热丝匝数nL
D9.744 3.140.07
五、选择合适的耐火材料和绝热材料
1、耐火材料
耐火材料采用熔融Al2O3再结晶的刚玉制品,它具有较高的耐
火度、化学稳定性和良好的电气绝缘等性能,其耐火度可达
c,不透气,最高使用温度为1900。c,故选用它作为电阻丝2000。
炉的耐火材料。
2、绝热材料
绝热材料采用氧化铝空心球制品,高温导热系数小,耐火度高,高温强度高,适宜在1650℃以下工作,满足设计要求,故选用它作为绝热材料。