辐射型电阻炉的允许表面负荷是一理论的辐射型电阻炉,电热体1整个地包围着被处理的物料2,构成一个封闭的辐射热交换体系;另一方面,炉衬整个地包围着电热体1,构成另一个封闭 的辐射热交换体系。炉衬和物料间被电热体完全分隔开,互不相见,故 在热交换过程中,炉衬不参与对物料的给热。
若物料和电热体无限地靠近,电热体的表面积近似等于物料的表面积,且炉衬热损失 P失等于零,所有的功率全部成为有效热时,有
达到这种状态的电阻炉称为理想电阻炉。此时电热体单位辐射传热面积上所放出的功率称 为电热体的理想表面负荷(或理想单位表面负荷)(W/m2),即
以上两式中,乃为电热体的绝对温度,k;t2为受热物料的绝对温度,k;f2为物料表面积, m2;F,为电热体的表面积,m2,理想条件下等于F2;Sl为电热体的黑度;e2为物料的黑度。 若电热体的温度已达到最高允许使用温度,则此时的为允许的理想表面负荷。
在电阻炉的设计和操作中都是一个很重要的参数。利用式(3-19)可以算出加热不 同物料时在不同温度下的值,作为计算实际电热表面负荷时的基本依据。
在实际的电阻炉中,电热体表面和被加热物料表面并非无限靠近,两者的表面积一般也 不相等,炉衬的热损失也不等于零。另外,电热体之间存在互相辐射,也有相互遮蔽作用。 由于衬砖的影响,电热体的部分射线不能直接投到物料上,存在炉衬对电热体的遮蔽作用。 因此,实际炉子中电热体的允许表面负荷小于理想表面负荷(W/m2),即
Wy=klk2kiWL (3-21)
式中为由于电热体本身及托挂部件的遮蔽作用而使电热体对炉料辐射传热减弱的有效 辐射系数,其值见表3-7;々2为当电热体与炉料间存在遮蔽物(如马弗等)时使辐射传热减弱 的屏蔽系数,约为0.5〜0.6;々3为当电热体表面有气流通过时,由于附加对流传热而使电热 体散热速度增大的系数,约为1.3〜1.5。
表3-7电热体的有效辐射系数的值(P*/P = 0.25)
电热体形式 |
布置方式 |
被加热物料 |
钢 e =0.8 |
铜
£-0.7 |
黄铜
e=0.6 |
钢在保护气体中 e 二 0.45 |
铝 e 二 (). 3 |
线材螺旋形 |
套在瓷管上 |
0.47 |
0.47 |
0.48 |
0.49 |
0.51 |
线材螺旋形 |
放在槽内 |
0.31 |
0.32 |
0.33 |
0.34 |
0.36 |
线材螺旋形 |
放在搁砖上 |
0.39 |
0.40 |
0.41 |
0.44 |
0.47 |
带材波肜 |
放在槽内 |
0.44 |
0.45 |
0.46 |
0.50 |
0.54 |
带材波形 |
放在搁砖上 |
0.41 |
0.43 |
0.435 |
0.47 |
0.50 |
常用电热体辐射传热情况下允许表面负荷与炉温关系的经验值列于表3-8,可作为电 热体设计计算时的参考。
表3-8辐射型电热体的允许表面负荷
电热体材质 |
800 |
在
900 |
下列炉温( 1000 |
C)下的允 1100 |
许表面负存 1200 |
r/[ W/cm2 1300 |
或 104W/n 1400 |
a2]
1500 |
1600 |
Cr20Ni80 |
1.4-2.0 |
1.2〜1.6 |
0.8〜1.2 |
|
|
|
|
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lCr 13A11 |
1.0-1.6 |
0.8〜1.0 |
|
|
|
|
|
|
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OCr 25AJ5 OCr 13A16Mo 20 |
1.8-2.2 |
1.4-2.0 |
1.0〜1.6 |
0.8〜1.0 |
|
|
|
|
|
OCr 27Ai7Mo 20 |
|
|
1.8〜2.4 |
1.2〜1.8 |
1.0-1.5 |
0.8' 1.0 |
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SiC |
|
|
|
25 |
20 |
13 |
5 |
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MoSi2 |
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14 〜22 |
il -18 |
9-15 |
6〜11 |