硅碳棒炉子功率分配
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一、炉子功率分配
由于高温电炉炉膛内各部分散热条件及炉气运动状态不同,如果要使炉内各处温度均匀,则炉子的功率必须合理分配。各处根据不同情况输入一定的功率,即分区布置电热元件,有时还要配置几台仪表分别控温。
(一)箱式电阻炉的功率分配
(二)井式电阻炉的功率分配
井式炉炉口部分由于密封性较差,故热损较大;炉底部分由于热气流上浮的原因,温度也偏低。而炉膛中部温度较高。因此,炉膛深度较大的大型井式炉炉膛上下部分应分配给较大的功率,并且分成上、中、下三个区,分别控制温度。表1表示不同炉膛深度(H)和直径(D)比的井式电阻炉常采用的热区数和功率分配情况。
表1 井式电阻炉的功率分配
H/D 热区数
炉温(℃)
炉膛内壁的单位功率负荷(kw/m3)
<1
Ⅰ
950
1200--~1515~25
1~2
Ⅱ
950
1200
~15
20~25
-
-
~15
20~25
1.5~3
Ⅲ
950
1200
~15
20~25
~10
15~20
~15
20~25
当功率分配数值确定以后,还应验算炉膛表面积功率,即单位表面积上的功率大小。过高的表面积功率会降低炉衬寿命;过低的表面积功率将会使炉子的加热能力大大下降。帮一般控制在15~30Kw/m2。
二、电阻炉的接线方式
电阻炉接线方式的选择与炉子功率、供电电压以及电热元件的相数有关。选择的一般原则如下:
(一)尽量保持三相平衡
为避免造成车间电网的三相不平衡状态,炉子功率>25kw的电阻炉应采用三相供电;炉子功率<25KW的电阻炉方可采用单相供电。
(二)合理确定每相电热元件的功率大小
每相电热元件的功率不应过大,以便于炉温调节和布置安装。在一般情况下,每相电热元件的功率为10~25KW。若炉子功率较大时,应将电热元件分成两组或多组YD连接法,每组功率以30~75KW为宜,即保持每相功率在10~25KW之间。计算证明:此时可以得到合理的电热元件的安装尺寸。
(三)有利于提高电热元件的寿命
某些高温电阻炉采用硅碳棒作电热元件,接线时,应尽量避免多个硅碳棒串接,而应采用并联或两个硅碳棒串联的接线方法。因为硅碳棒在使用过程中会逐渐老化,电阻增大。若将已老化的硅碳棒与电阻较小硅碳棒串联使用时,则在已老化的硅碳棒上产生较大的功率,因而更加速其老化,使之迅速烧毁。若元件并联使用,则电阻较小的硅碳棒上功率较大,这样可使各元件寿命趋于一致,帮其危害比串联时小。
(四)可变的接线方式
若电阻炉中电热元件组数较多,则可借改变接线方式来改变输入的功率。利用简单的刀形开关就可改变接线方式。
在单相电路中,若两组电热元件由原来的并联改为串联,功率就变成原来的1/4。
在三相电路中,一组电热元件由D连接法改变为Y连接法,功率就变为原来的1/3。
若电阻路中有数组电热元件,各组都有其独立的开关,通过改变接线方式,可使功率得到多级调节。
利用接线方式的改变来调节炉子功率时,应根据最大功率的接线法来确定电热元件的尺寸,以防烧毁电热元件。另外接法的改变不应影响炉温的均匀性。
电热元件的各种常用的接线方式及其功率计算公式列于表2。
由于高温电炉炉膛内各部分散热条件及炉气运动状态不同,如果要使炉内各处温度均匀,则炉子的功率必须合理分配。各处根据不同情况输入一定的功率,即分区布置电热元件,有时还要配置几台仪表分别控温。
(一)箱式电阻炉的功率分配
对小型箱式电阻炉,可将功率平均分配,电热元件一般都均匀布置在两侧壁和炉底,或均匀布置在炉顶。对大型的箱式炉,在炉门口一端约占炉膛长度1/3~1/4的范围内,应加大功率,加大量为平均功率的15%~20%,在炉门上也应安装电热元件,以提高炉门口处的温度。有些新型箱式电炉,后墙亦安装了电热元件,炉膛各处的温度会更趋均匀。
(二)井式电阻炉的功率分配
井式炉炉口部分由于密封性较差,故热损较大;炉底部分由于热气流上浮的原因,温度也偏低。而炉膛中部温度较高。因此,炉膛深度较大的大型井式炉炉膛上下部分应分配给较大的功率,并且分成上、中、下三个区,分别控制温度。表1表示不同炉膛深度(H)和直径(D)比的井式电阻炉常采用的热区数和功率分配情况。
表1 井式电阻炉的功率分配
H/D 热区数
炉温(℃)
炉膛内壁的单位功率负荷(kw/m3)
<1
Ⅰ
950
1200--~1515~25
1~2
Ⅱ
950
1200
~15
20~25
-
-
~15
20~25
1.5~3
Ⅲ
950
1200
~15
20~25
~10
15~20
~15
20~25
当功率分配数值确定以后,还应验算炉膛表面积功率,即单位表面积上的功率大小。过高的表面积功率会降低炉衬寿命;过低的表面积功率将会使炉子的加热能力大大下降。帮一般控制在15~30Kw/m2。
二、电阻炉的接线方式
电阻炉接线方式的选择与炉子功率、供电电压以及电热元件的相数有关。选择的一般原则如下:
(一)尽量保持三相平衡
为避免造成车间电网的三相不平衡状态,炉子功率>25kw的电阻炉应采用三相供电;炉子功率<25KW的电阻炉方可采用单相供电。
(二)合理确定每相电热元件的功率大小
每相电热元件的功率不应过大,以便于炉温调节和布置安装。在一般情况下,每相电热元件的功率为10~25KW。若炉子功率较大时,应将电热元件分成两组或多组YD连接法,每组功率以30~75KW为宜,即保持每相功率在10~25KW之间。计算证明:此时可以得到合理的电热元件的安装尺寸。
(三)有利于提高电热元件的寿命
某些高温电阻炉采用硅碳棒作电热元件,接线时,应尽量避免多个硅碳棒串接,而应采用并联或两个硅碳棒串联的接线方法。因为硅碳棒在使用过程中会逐渐老化,电阻增大。若将已老化的硅碳棒与电阻较小硅碳棒串联使用时,则在已老化的硅碳棒上产生较大的功率,因而更加速其老化,使之迅速烧毁。若元件并联使用,则电阻较小的硅碳棒上功率较大,这样可使各元件寿命趋于一致,帮其危害比串联时小。
(四)可变的接线方式
若电阻炉中电热元件组数较多,则可借改变接线方式来改变输入的功率。利用简单的刀形开关就可改变接线方式。
在单相电路中,若两组电热元件由原来的并联改为串联,功率就变成原来的1/4。
在三相电路中,一组电热元件由D连接法改变为Y连接法,功率就变为原来的1/3。
若电阻路中有数组电热元件,各组都有其独立的开关,通过改变接线方式,可使功率得到多级调节。
利用接线方式的改变来调节炉子功率时,应根据最大功率的接线法来确定电热元件的尺寸,以防烧毁电热元件。另外接法的改变不应影响炉温的均匀性。
电热元件的各种常用的接线方式及其功率计算公式列于表2。
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