热工设备与工程课程设计
辽宁工业大学
热工过程与设备课程设计（说明书）题目：箱式热处理电阻炉设计
院（系）：
专业班级：
材料工程
及其自动化131
学号：
姓名：
指导教师：
起止时间：2014-12-15~2014-12-28
课程设计任务及评语
院（系）：教研室：材料教研室学号11111姓名名字专业班级
课程设计题目
箱式热处理电阻炉的设计
生产率220 kg / h，额定工作温度1200℃，炉底强度95 kg / m·h；
炉底强度系数0.83；蛭石保温材料
课程设计（论文）要求与任务(1) 炉型的选择
(2) 确定炉体结构与尺寸
(3) 计算砌体平均表面积
(4) 计算加热炉功率
(5) 计算炉子热效率
(6) 计算炉子空载功率
(7) 计算空炉升温时间
(8) 功率分配与接线
(9) 电热元件材料选择与计算
(11) 电热体元件图
(12) 电阻炉装配图
(13) 炉子技术性能指标
(14) 参考文献
时间安排（1）布置设计任务，设计方案讨论、选择炉型1天（2）炉膛尺寸、炉体结构和尺寸、绘制炉衬示意图。2天（3）炉子的加热功率、热效率、空炉升温时间。2天（4）功率的分配；电热元件尺寸、布置，绘制电热元件示意图。1天（5）绘制电热元件布置图和电阻炉装配示意图。1天（6）撰写、编辑、排版、修改设计说明书。4天（7）考核、答辩。1天
指导教
师
评语
及成绩成绩：指导教师签字：学生签字：
年月日
目录
目录................................................................................................................................................ I
1 炉型的选择 (1)
2 炉体结构及尺寸 (1)
2.1 炉底面积的确定 (1)
2.2 炉膛尺寸的确定 (1)
2.3 炉衬材料及厚度的确定 (2)
3 砌体平均表面积计算 (3)
4. 炉子功率 (6)
5 炉子热效率计算 (9)
6 炉子空载功率计算 (9)
7 空炉升温时间计算 (9)
8 功率的分配与接线 (11)
9 电热元件材料选择及计算 (12)
10 电热体元件图 (14)
11 电阻炉装配图 (15)
12 电阻炉技术指标 (16)
参考文献 (17)
设计任务：
为某厂设计一台井式热处理电阻炉，其技术条件为：
(1) 用途：碳钢、合金钢毛坯或零件的正火、淬火，处理对象为中、小型零件、非长杆类零件，无定型产品，小批量，多品种。
(2) 生产率：220 kg / h。
(3) 额定工作温度：1200 ℃。
(4) 生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。
1 炉型的选择
根据给定的技术要求选取高温箱式炉，箱式炉结构简单，操作方便，容易准确控制温度，炉膛温度分布均匀，便于使用控制气氛，容易实现机械化自动化操作。箱式炉生产能力较低，适用于小规模生产。高温箱式炉，炉衬厚度大，可以减少热损失。满足设计要求。
2 炉体结构及尺寸
炉体结构尺寸根据工件的形状，尺寸，装炉量以及炉子生产率来决定。同时考虑到炉子的传热特点、检修和装出料方便。在保证炉子生产率的情况下，尽量减小炉膛尺寸以降低能量消耗。
2.1 炉底面积的确定
根据炉底强度指标计算炉底面积。因为零件产品为无定型产品，故不能用炉子一次装料量确定炉底面积，只能用炉底强度指标法。根据已知的生产率p为220 kg / h，炉底强度h为95 kg/m2·h，故可求得炉底有效面积
F1 = p / h = 220 / 95 = 2.32 m2
式中F1 –炉底有效面积，m2；
p–炉子生产率，kg / h。本设计给定的生产率为220 kg / h；
h–炉底强度，kg /（m·h），
因为有效面积与炉底实际面积存在关系式K=F1 / F = 0.83，得炉底实际面积
F = F1 / 0.83= 2.32 / 0.83 = 2.79 m2
2.2 炉膛尺寸的确定
对于箱式热处理电阻炉，炉底长度与宽度之比约为3:2，所以由炉底长度公式
L =
3
2 F?
可知L =
2
2.79
3
?= 2.0 m
此段根据自己情况
自己写
由炉底宽度公式
B =
2
3 F?
得B =
3
2.79
2
?= 1.36 m
根据炉膛高度H与宽度B之比H / B = 0.8，可以知道H = 1.4 × 0.8= 1.08 m。因此，可以确定炉膛尺寸如下
L= 2000 mm B= 1360mm H= 1080mm 为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为
L效= 2000mm B效= 1400 mm H效= 1100mm
2.3 炉衬材料及厚度的确定
高温箱式炉炉墙选取三层材料，分别为高铝砖，轻质粘土砖，蛭石。高铝砖，密度2.3 g / cm2，导热系数λ=2.09 + 1.86 × 10-3t，厚度113 mm。轻质粘土砖，密度2.0 g / cm2，导热系数λ=0.25 + 2.2 × 10-4t ，厚度113 mm。蛭石，密度0.2 g / cm2，导热系数λ=0.07 + 2.6 × 10-4t，厚度240 mm。炉衬包括炉墙、炉底和炉顶三部分。依次计算炉墙，炉底，炉顶。
1. 炉墙
对于高温炉，炉墙要求有较高的耐压强度或承受冲击负荷，根据经验及耐火砖尺寸，耐火层可选用一层高铝砖，厚度113 mm，一层轻质粘土砖，厚度为113 mm。保温层选用膨胀蛭石，其厚度需经计算确定，初步选取厚度为240 mm。炉墙内表面温度t0即为炉子的额定工作温度1200 ℃。假定界面温度t1为1150 ℃，界面温度t2为950℃，炉壳温度t3为50℃，即t0 = 1200 ℃，t1 = 1150 ℃，t2 = 950 ℃，t3 = 50℃则有：
高铝砖层S1的平均温度为：t1
均= 2
1
t
t+
=
12001150
2
+
= 1175 ℃，
轻质粘土层S2的平均温度为：t2
均= 2
1
2
t
t+
=
1500950
2
+
= 1050 ℃
蛭石层S3的平均温度为：t3
均= 2
3
2
t
t+
=
950500
2
+
= 500 ℃
S1、S2层炉衬的热导系数公式为
λ1均= 2.09 + 0.186 × 10-2λt1均= 2.09 + 0.186 × 10-2 × 1175 = 4.27 千卡/ (米2·时·℃)
λ2均= 0.25 + 0.22 × 10-3 ×t2均= 0.25 + 0.22 ×10-3 × 1050 = 0.481千卡/ (米2·时·℃)
λ3均= 0.07 + 0.22 × 10-3 ×t2均= 0.07 + 0.22 ×10-3 × 500 = 0.2千卡/ (米2·时·℃)
此段根据自己情况
自己写
k J 千焦耳
(1) 热流q ：
q 墙 =
02
3
12123t t δδδλλλ-++
=1200500.1130.1130.24
4.270.4810.2-++ = 789.84千卡/米2·时。
（2）计算交界面上的温度t 1、 t 2
由 t 1'= t 0 – q S 1 / λ1均
得 t 1' = 1200 – 789.84 × 0.113 / 4.27 = 1179.46 ℃
验算界面温度 （t 1' – t 1）/ t 1'=（1179.46 – 1200）/ 1179.46 = 2.4 % < 5 % ，结果合理，不需要重新假设界面温度。
t 2'= 1200 – 789.84 × 0.113 / 4.27 – 789.84 × 0.113 / 0.481 = 997.8 ℃ 验算界面温度（t 2' – t 2）/ t 2'=（997.8 – 950）/ 997.8 = 4.79% < 5% ，结果合理，不需要重新假设界面温度。故确定保温层厚度为240 mm 。
2.炉底
炉底在高温下承受工件的压力，装出料时常受到弓箭的冲击或磨损，因此，要求有较高的耐压强度，砌层厚度也要求比炉墙厚一些。一般电阻炉的炉底结构是在炉底钢板上用硅藻土砌成方格子做支撑，格子内再填充蛭石粉，上面在铺几层硅藻土或轻质砖，再往上为耐火砖。本设计炉底厚度为408 mm ，分别为：炉底采用耐火层230 m m ，材料为轻质粘土砖，中间层厚度为65 mm ,材料为轻质粘土砖，绝热层厚度为113 mm ，材料硅藻土砖，炉底板材料选用Cr3Si 耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，厚20 m m 。
3.炉顶
由于侧墙、前墙及后墙以及炉顶的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即三层：耐火层厚度113 mm 高铝砖，113 mm 轻质粘土砖，保温层厚度为240 mm ，材料为膨胀蛭石。炉膛宽度小于400 – 600 mm 的小型电阻炉，可采用平顶。炉宽小于3.5 – 4.0 m 的电阻炉采用拱顶。本设计炉采用拱顶60°拱角。
3 砌体平均表面积计算
砌体平均面积包括，炉顶平均面积，炉墙平均面积与炉底平均面积之和。 砌体外廓尺寸：外廓尺寸是指在炉膛的尺寸之外加上炉墙的厚度的尺寸。
L 外= L + 2 ×(113 + 113 + 240) = 2972 mm
113 113 240
k J 千焦耳
B 外= B + 2 ×(113 + 113 + 240)= 2372 mm
H 外= H + f + 428 + 113 + 150 = 2136 mm
f = R ( 1 – cos 30° ) = 182 mm
式中 f —拱顶高度，此炉子采用60°标准拱顶，则拱弧半径尺 R = B = 1400 mm
1. 炉顶平均面积
炉顶平均面积由炉内的拱形顶面积与炉顶外部的平面共同求得
F 顶内=（2 πR / 6）× L =（2 × 3.14 × 1.4 / 6）= 1.465 m 2 F 顶外= B 外 × L 外 = 2.972 × 2.372 = 6.942 m 2
F 顶均=
F F ?顶内顶外= 3.18 m 2
2. 炉墙平均面积
炉墙面积包括侧墙及前后墙，为简化计算将炉门包括在前墙内。计算墙内的面积与墙外的面积求得平均面积。
F 墙内= 2 LH + 2 BH = 2 × 2.0 × 1.1 + 2 × 1.4 × 1.1 = 7.48 m 2 F 墙外= 2 H 外（L 外+B 外）= 2 × 2.136 ×(2.972 + 2.372)= 22.8 m 2 F 墙均=
F F ?墙内墙外= 13.06 m 2
3. 炉底平均面积
炉底是由113 mm 的硅藻土，65 mm 厚的轻质粘土砖，230 mm 厚的隔热材料，炉底长宽为炉底外实际长宽，炉内长宽为炉膛长宽
F 底内= B × L = 2.0 × 1.4 = 2.8 m 2 F 底外= B 外 × L 外= 2.972 × 2.372 = 7.04 m 2 F 底均=底内
底外F
F
= 4.43 m 2
炉衬结构图见图1。
4. 炉子功率
电阻加热炉所需功率的大小，与炉子的生产率，升温时间，炉膛尺寸，炉子结构，工件的工艺规律和操作方法等因素有关。在设计中必须考虑各方面因素以确定合适的功率。
用计算的方法通过复杂的公式利用热平衡法确定炉子功率。炉子的总功率应满足热量支出的总和。不同的电阻炉热量的支出具体项目和数量也不相同。根据箱式炉的热量支出的项目，计算热量支出的具体数值并求和。从而求得总功率。
1．加热工件所需的热量Q件
Q件是指电阻炉在加热过程中作用在零件上的有效的热量
Q件= g (C2 t2 –C l t1 )
式中g –炉子生产率；g = 220 kg / h。
C2–工件在额定工作温度（即1200 ℃）时的热容；C2= 0.678 kJ / kg·℃。
C l–工件在常温（20℃）时的热容；C l= 0.404 kJ / kg·℃。
t2–炉子的额定温度（即1200 ℃）；
t1–室温温度，取20 ℃。
= g (C2t2–C l t1 )
则Q
件
= 220 × ( 0.678 × 1200-0.404×20)
= 178992 KJ / h
2．加热辅助工具夹所需的热量Q辅
辅助工具为料盘，工夹具等辅助工具，由于不同的加热工序所用不同的工夹具，所以此次计算只带入炉底板计算。
Q辅= G辅(C2t2–C l t1 ) / τ
–辅助工夹具的重量（Kg）；
式中G
辅
t1、t2–辅助工夹具加热前和加热后的温度（℃）t1 = 20 ℃，t2 = 1200 ℃。
C l、C2–辅助工夹具在t1和t2时的平均比热（KJ / Kg·℃）；
C l = 0.49 KJ / kg·℃C2 = 0.657 KJ / kg·℃。
τ–辅助工夹具的加热时间（h），一般情况下它与工件的加热时间相同；取τ = 4。
G辅= ρ · v
=（1.4 × 2.0 × 0.02 × 7.8 × 10-3) / 103
= 43.68 Kg
Q辅= G辅(C2 t2 –C l t1 ) / τ
= 43.68 × ( 0.657 × 6120 -0.49×20) / 4
= 8502.312 KJ
3. 通过炉衬的散热损失Q 散
高温电阻炉炉衬厚度为三层，通过侧墙与前后墙散失的热量也要考虑在总体热量之内，由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一数据处理，为简化计算，将炉门包括在前墙内。
Q 散= A × 3.6（t 1 – t 0）/（S 1 / λ1+ S 2 / λ2 + S 3 / λ3+ 1 / αΣ) 式中A ––炉衬的散热面积（m 2）
t 1 ––炉膛内壁温度（℃），一般可用保温阶段的炉温代替。 t 1 =600 ℃。 t 0 ––炉外车间空气温度（℃），可取20 ℃。 S 1、S 2、S 3 ––耐火层和保温层的厚度。
λ1、λ2、λ3––耐火层和保温层材料的平均导热系数。其数值为
λ1均 = 2.09 + 0.186 × 10-2 ×t 1均 = 2.09 + 0.186 × 10-2 × 1175 = 4.27 千卡/ (米2·时·℃) λ2均 = 0.25 + 0.22 × 10-3 × t 2均 = 0.25 + 0.22×10-3 × 1050 = 0.481千卡/ (米2·时·℃) λ3均 = 0.07 + 0.22 × 10-3 × t 2均 = 0.07 + 0.22×10-3 × 500 = 0.2千卡/ (米2·时·℃) 当炉壳温度为50℃，室温为20℃时，由参考文献得1 / αΣ = 0.05 W / (m 2·℃) 因为
A =[(h + f ) L 炉+（h + f ）
B 炉 + L 炉B 炉] × 2 = 27.8 m 2
所以
Q 散 =A × 3.6（t 1 – t 0）/（S 1 / λ1+ S 2 / λ2 +1 / αΣ)
= 20.092 × 3.6（1200 – 20）/（4.27 + 0.481 + 0.2 + 0.05) = 79047.2 KJ 4. 通过开启炉门的辐射热损失Q 辐
当夹取工件的时候，需要开启炉门，当开启炉门的同时会产生热量的辐射散失
Q 辐 = 5.67 [ 4
241100
T 100T ）（）（ ] A × Φ × δ × 3.6 式中 T 1 – 炉膛的温度（K ）；
T 2 – 炉外空气的温度（K ）； A – 炉门开启面积（m 2）； Φ – 遮蔽系数，取0.8； δ – 炉门开启时间比率取0.1。
由于正常工作时，炉门开启高度的一半，炉门开启面积
A =
B ×
2
H
= 1.4 ×(1.1 / 2 )= 0.77 m 2
Q 辐 = 5.67 [ 4
241）
100
T （）100T （
-] A × Φ × δ × 3.6 = 5.67 ×[4
4
100273201002731200???
?
??+-???? ??+] × 0.715 × 0.8 × 0.1 × 3.6 = 51715.8 K J / h
5. 通过开启炉门的溢气热损失Q 溢
当炉门开启的时候由于冷热空气的对流造成热量的散失。热空气向外流出冷空气流入造成炉内温度的降低。
Q 溢 = V× C ( t 1 – t 2 ) × δ
= 1256.3 × 1.0004 × (1200 – 20 ) × 0.1= 148464.6（KJ / h ）
式中 t 1 – 室温温度，取20℃。
t 2 – 炉子内热空气温度；
V – 进入炉内的冷空气量（m 3 / h ）；
C – 空气在温度之间的平均比热[KJ / m 3·℃]；为1.0004 KJ / m 3·℃。 对于电阻炉，V 可以按下式近似计算
V = 2200·B ·2
2
H H
= 2200 × 1.4 × 0.55 ×21.1= 1256.3 m 3 / h 式中 B – 炉门的宽度（m ）；
H – 炉门的开启高度（m ）； 6. 其它热损失Q 它
除了以上各种热散失以外，还有很多考虑不到的其他因素造成的热散失，其中包括密封性不良，砖块之间的契合度差，内部老化等。一般其他热损失近视取炉衬散热的50 %– 100%或者总热损失的10 %，本次计算选取Q 它= 10 % Q 总
Q 它 = 0.1 Q 总 = 54692.08 KJ / h
7. 总热量支出Q 总
总的热支出包括Q 件 ，Q 辅 ， Q 散 ，Q 损 ， Q 溢 ， Q 它 。因为Q 它为10 % Q 总计算出总的热支出
0.9Q 总 = Q 件 + Q 辅 + Q 散 + Q 损 + Q 溢 + Q 它
= 178992 + 34009.2 + 79042.2 + 51715.8 + 148464.6
= 492228.8 KJ / h Q 总= 54692.08 KJ / h
8. 热功率P 总
将热量转换为功率，通过转换系数将两者进行转变。
P 总 = Q 总 / 3600
= 546920.8 / 3600
= 152 KW
从热平衡的观点来看，P 总热功率就是所需的功率。但是考虑到生产中的某些情况，如车间电压降低或电热体老化引起的功率下降以及适应强化加热制度所要求的功率等，因此，炉子的功率应有一定的储备，炉子的额定（安装）功率应为P = KP 总 。其中K 为功率储备系数，本炉设计中K 取1.3，故P = 1.3 × 152 = 197.7 KW 取200 KW 。
5 炉子热效率计算
单位时间加热工件能力的称为热效率，热效率越大，炉子的利用率越大，热效率过小说明炉子设计的不合理，需要重新设计，热效率的范围一般在30%到80%之间。
1. 正常工作时的效率：
正常工作时的效率指的是在工件在炉内加热时的效率
η =
Q Q 件
总
= 178992 / 546920.88 × 100 %
= 32.72 %
2. 在保温阶段，关闭炉门时的效率
保温阶段的热效率，在工件加热到要求温度之后，保温的时间内炉子的热效率。
η = Q 件 / [ Q 总 –（Q 辐 + Q 溢 ）] = 178992 / 346740.4 × 100 % = 51.71％
6 炉子空载功率计算
空载功率是指在没有工件加入炉内的时候，将炉内温度提升到标准工作温度时的功率 P 空 =
3600Q Q 散它
+
= 79047.2 + 546292.08
= 37.14 KW
7 空炉升温时间计算
不同耐火成，保温层的蓄热不同，耐火层蓄热多而保温层相对较少，为简化计算将炉
子侧墙，前后墙，炉顶按照相同数据计算，而炉底的构造比较复杂，统一按照轻质粘土砖计算。
1. 炉墙及炉顶和炉底蓄热
本设计高温炉有三层砌体，不同砌体尺寸除了考虑到炉膛尺寸以外还需要考虑到前一层耐火层的尺寸。
= 2 × 1.1 ×（2.0 + 0.113 + 0.113）× 0.113 = 0.55 m3
V侧
高铝
= 2 × 1.1 ×（1.4 + 0.113 + 0.113）× 0.113= 0.40 m3
V前后
高铝
= 0.113 × 2× 3.14 × 1.4 / 6 × 0.113 = 0.33 m3
V顶
高铝
V侧粘=2 × 1.1 × 2.0 + 0.113 ×4）× 0.113 = 0.60 m3
V前·后粘= 2× 1.1 ×(1.4 + 0.113 × 4) = 0.46 m3
V顶粘= 2 × 2 × 3.14 ×（1.4 + 0.113）× 0.113 / 6 = 0.35 m3
V侧
= 2 × 1.1 ×[2 + 2 ×(0.113 + 0.113 + 0.24)]× 0.24 = 1.3 m3
蛭
= 2 × 1.1 ×（1.4 + 0.113 × 4 + 0.24 × 2）× 0.24 = 1.23 m3
V前后
蛭
V顶
=( 1.4 + 0.113 + 0.24 )× 0.24 × 2.0 × 3.14 × 1 / 6 = 0.88 m3
蛭
V底粘= 2.972 × 2.372 × 0.408 = 2.87 m3
因为
t高铝=(t0 + t1) / 2= ( 1200 + 1150)/ 2= 1175 ℃
t粘=(t1 + t2) / 2=(1200 + 950)/ 2= 1050 ℃
t硅=( t1 + t3) / 2=（950 + 50）/ 2= 500 ℃
由参考文献查得
C高铝= 0.84 + 0.264 × 10-3t高铝= 1.15 KJ /(kg·℃)
ρ高铝= 0.23 × 103 = 230 kg / m3
由参考文献查得
C粘= 0.837 + 0.264 × 10-3t粘= 1.11 kJ /(kg·℃)
ρ粘= 0.2 × 103= 200 kg / m3
由参考文献查得
C蛭= 0.657 KJ / (kg·℃)
ρ蛭= 0.02 × 103 = 20 kg / m3
由公式
Q蓄= V粘ρ粘C粘(t粘–t o)+ V硅ρ硅C硅(t硅–t0)
可得炉墙及炉顶和炉底蓄热如下：
Q蓄1=（V侧粘+ V前·后粘+ V顶粘+V底粘）ρ粘C粘（t粘–t0）+（V侧硅+ V前·后硅+ V顶硅）ρ硅C硅（t硅–t0）
+（V侧
高铝+V前后
高铝
+V顶
高铝
）ρ
高铝
C
高铝
（t
高铝–t0）
=（0.46 + 0.60 + 0.35 + 2.87）× 200 × 1.11 ×( 1050 – 20 )
+（1.3 + 1.23 + 0.88）× 20 × 0.657 ×(500 – 20)
+（0.55 + 0.60 + 0.33）× 230 × 1.1 5×（1200 – 20）
= 391036.8 + 21507.552 + 978664.8
= 1391209.152 KJ
2. 炉底板蓄热
炉膛底部至有一块炉底板，炉底板随炉子升温而蓄热，炉底板蓄热与炉底板重量与炉底板材料比热有关
根据参考文献得Cr3Si合金钢的比热容分别为：C = 0.494 KJ / (kg·℃)，ρ= 7.1 g / cm3
Q板蓄=G(C板2t1 –C板1t0)
= 7.1 × 103 × 1.4 × 2.0 × 0.02 × 1200 × 0.494 = 235697.28 KJ
Q蓄=Q蓄1+Q板蓄
= 1391209.152 + 235697.28
= 1626906.432 KJ
3. 空炉升温时间
空炉升温时间是指，在没有工件的情况下，将电阻炉加热到额定工作温度的时间。
τ升= Q蓄/ 3600 KP总 = 1626906.432 / 3600 × 1.3 × 152 = 2.28 h 对于一般周期作业炉升温时间在3 –8小时左右，所设计的炉子升温时间符合要求。由于蓄热是按稳态传导计算的，有误差存在，故本设计实际升温时间取是3小时左右。
8 功率的分配与接线
因为该热处理电阻炉的炉膛宽度B = 1.4 m，为大型箱式炉，功率分配除了在侧墙和炉底之外，还应在炉门口增加一些功率，即在炉长1 / 4 – 1 / 3处，将功率加大为功率的15 % – 25 %左右。本设计功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成YY接线。供电电压为车间动力电网380 V。核算炉膛布置电热元件内壁表面负荷，对于周期式作业炉，内壁表面负击应在15 – 35 kw / m2之间。
F电= 2 F电侧+ F电底= 2 × 1.1 × 1.4 + 1.4 × 2.0 = 5.88 m2
W=P安/ F电= 200 / 5.88 = 34.01 KW / m2
对于周期式作业炉，内壁表面负击应在15 – 35kw / m2之间，所以符合条件。
9 电热元件材料选择及计算
金属电热体材料有合金和纯金属材料两种。电热体要求高的电阻率，电阻温度系数小，材料有足够的耐热性与高温强度，热膨胀系数要小，材料要具有良好的加工性，材料成分要符合国家资源情况，来源容易成本低。由于该热处理炉的最高使用温度为1200℃，属于高温箱式炉，故选用线状0Cr27Al7Mo2合金作电热元件，接线方式采用YY 。
1. 求1200 ℃时电热元件的电阻率ρ
当炉温为1200 ℃时，电热元件温度取1300 ℃，经查得0Cr27Al7Mo2在20 ℃时电阻率ρ20 = 1.508 Ω·mm 2 / m ，电阻温度系数α = – 0.65 × 10-5 ℃-1。
ρt = ρ20( 1 + αt )= 1.508 ×( – 0.65 × 10-5× 1300 )= 1.491 Ω·mm 2 / m 2. 确定电热元件表面功率
由查资料以及该工作表面温度和该电热元件有敞开型和封闭型两种。由参考文献W = 6 W / cm 2。
3. 每组电热元件功
由于采用YY 接法，即三相星形接法，每组元件功率：P 组= P 安 / n = 200 / 6 = 33.3 KW 。 4. 每组电热元件端电压
由于采用YY 接法，工作电压为380 V ，故每组电热元件端为每相电压 U 组 =3803=220 V 电压即为每相电压U 组 = 380
3
= 220 V 。
5. 线状电热元件直径:
电热元件的直径取决电热体的受热能力，各相的功率，额定电压以及材料的电阻率有关系
d = 34.3 × = 34.3 ×3
222206491
.13.33??
= 6.3 mm
式中
P – 每根电热元件的功率。（KJ ）
W 允 – 电热元件的允许表面负荷（W / cm 2）；经查表确定为6。 U – 每根电热元件的相电压（V ）；
3
2t
2U
P W ??允ρ
ρt–电热元件的电阻率；（Ω·mm2 / m）；
6.每组电热元件长度
L组= 0.785 × l0-3(U组2d2 / P组ρt)
= 0.785 × l0-3( 2202 × 6.32) / ( 33.3 × 1.491 )
= 32.35 m 取33 m
电热元件总长度
L总= 6 L组= 6 × 33 = 198 m
7. 电热元件的总重量
G总=（π / 4）d 2L总ρm × 10-3
=（π / 4）× 6.32 × 198 × 7.1× 10-3= 46.8 kg,
式中ρm确定查资料确定为7.1 g / cm3
8. 校验表面负荷
W实= P相/ π d L相
=( 33.3 × 103)/ (π × 6.3 × 10-1× 33 ×102 ) = 5.1 W / cm2
W实= 5.1 W / cm2 < W允= 6 W / cm2，结果满足设计要求。
9. 电热元件在炉膛内的布置
电热体在炉膛内应该绕成螺旋形状。这样既能稳定传热，又能节省空间。查表可得，螺旋节距h=（2 – 4)d才合理。螺旋节径D=( 4 – 6 )d，本设计取D= 4 d
D = 4 d = 4 × 6.5 = 26 mm
热处理电阻炉的功率分配在两个侧墙以及炉底，且平均分配，即在炉子的侧墙及炉底各安装两组电热体，。除去弯曲处占的位置。在每折的长度为L1= 2000 －50 = 1950 mm。
将每根电热体分为三折，L
折= L组/ 3 = 33 / 3 = 11 mm
3 = 13
4 圈
螺旋体圈数N = L
折/ πD= 11 / 3.14 × 26 × 10
h = L1 / N= 1950 / 134 = 14.5
h / d = 14.5 / 6.3 = 2.3 在2 – 4的范围之内满足设计要求
根据计算，选用Y方式接线，采用d = 6.3所用电热体重量最小，电热元件节距h在安装时适当调整，在炉口处适当增加功率。
电热元件引出棒材料选用1Crl8Ni9Ti，直径Φ= 12 mm，长度L = 500 mm。
10 电热体元件图
电热体螺距为14.5 mm直径为6.3 mm。电热体具体尺寸及安装见图
11 电阻炉装配图
电阻炉装配炉见图5。
12 电阻炉技术指标
额定功率：200 kw；
额定电压：380 V；
最高使用温度：1200 ℃；
生产率：220 kg / h；
相数3；
接线方法YY；
工作有效尺寸2000 mm × 1400 mm × 1100 mm；
外形尺寸：2970 mm × 2370 mm × 2136 mm。
参考文献
[1]吉泽升.热处理炉.哈尔滨工程大学出版社
[2] 热处理手册.热处理设备和工辅材料分册（第四版）
[3]吴光英.现代热处理炉
热工控制系统课程设计样本
热工控制系统课程设计 题目燃烧控制系统 专业班级: 能动1307 姓名: 毕腾 学号: 02400402 指导教师: 李建强 时间: .12.30— .01.12
目录 第一部分多容对象动态特性的求取 (1) 1.1、导前区 (1) 1.2、惰性区 (2) 第二部分单回路系统参数整定 (3) 2.1、广义频率特性法参数整定 (3) 2.2、广义频率特性法参数整定 (5) 2.3分析不同主调节器参数对调节过程的影响 (6) 第三部分串级控制系统参数整定....................... (10) 3.1 、蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统 (10) 3.2 、炉膛负压控制系统 (10) 3.3、系统分析 (12) 3.4有扰动仿真 (21) 第四部分四川万盛电厂燃烧控制系统SAMA图分析 (24) 4.1、送风控制系统SAMA图简化 (24) 4.2、燃料控制系统SAMA图简化 (25) 4.3、引风控制系统SAMA图简化 (27) 第五部分设计总结 (28)
第一部分 多容对象动态特性的求取 某主汽温对象不同负荷下导前区和惰性区对象动态如下: 导前区: 136324815.02++-S S 惰性区: 1 110507812459017193431265436538806720276 .123456++++++S S S S S S 对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数, 能够用两点法求上述主汽温对象的传递函数, 传递函数形式为 w(s)= n TS K )1(+,再利用 Matlab 求取阶跃响应曲线, 然后利用两点法确 定对象传递函数。 1.1 导前区 利用MATLAB 搭建对象传递函数模型如图所示:
《建筑设备》教案
第一章建筑给水系统 1.1建筑给水系统的分类 一、定义：建筑给水系统是供应建筑内部和小区范围内的生活、生产和消防用水的系统。 二、影响因素：水质、水量、水压。 三、分类及要求（按用途） 1.生活给水系统：（居民生活用水、公共设施用水、工企业生活用水） （1）生活饮用水系统（2）杂用水系统 特点：用水量不均匀，水质要求差异不大。 2.生产给水系统：（产品用水、工艺用水、辅助用水） 特点：用水量均匀，水质要求差异大。 3.市政消防给水系统：（道路清洗用水、绿化浇灌用水、公共清 洁卫生 用水、消防用水） 特点：用水量大，对水质无特殊要求，水压要求高。 注：为了节约用水，可采用中水系统。 三种基本给水系统，可根据技术、经济比较后，设置生活、生产、消防三个独立的给水系统，也可设置两种或三种合并的组合给水系统。 1.2建筑给水系统的组成 一、给水系统的组成 1.引入管（进户管：针对一个建筑；总进水管：针对小区） 2.水表节点（水表、闸门、泄水装置的总称） 3.给水管网 （1）干管（2）立管（3）横管（4）支管 4.给水附件 （1）配水附件（水龙头）（2）控制附件（阀门） 5.升压和贮水设备 6.消防设备 1.3建筑给水方式 一、给水方式的选择考虑因素 1.用户对水质、水压和水量的要求（主要是系统所需水压）。 2.室外管网所能提供的水质水量和水压情况。 3.卫生器具及消防设备等用水点在建筑物内的分布，以及用户对供水质量、可靠性的要求。 二、给水方式的选择原则
1.力求系统简单，管道输送距离短，降低工程费用。 仅在用水高峰时，由于用水量增加，而是市政管网压力降低，不能保证建筑上层用水。 优点：系统简单，投资省，充分利用外网水压。 缺点：水箱容易二次污染，水箱容积确定要慎重，重量大，增大建筑物荷载，影响建筑物立面处理。 3.单设水泵方式 适用条件：室外给水管网的水压经常不足且室内用水量大且均匀。 优点：供水可靠，无高位水箱。 缺点：，耗能多。 注：为充分利用室外管网压力，节省电能，当水泵与室外管网直接连接时，应设旁通管。 4.水箱、水泵联合方式 适用条件：室外给水管网水压经常不足，室内用水不均匀和允许设高位水箱的建筑。 优点：减少了水箱容积，出水量稳定，，供水安全可靠。 缺点：一次性投资较大，运行费用较高，维护管理比较麻烦。 5.气压给水方式 适用条件：室外给水管网水压不能满足所需水压，室内用水不均匀且不允许设高位水箱。 优点：供水可靠，无高位水箱。 缺点：水泵效率低，耗能高。 4.分区分压给水方式 适用条件：室外给水管网的水压只能供到建筑物的下面几层用水要求。 优点：为了充分利用外网的压力，供水安全。 2.充分利用城市管网水压。 3.供水安全可靠，管理维修方便。 注：生活给水系统中给水压力不能大于0.6兆帕。 三、给水方式 1.直接给水方式 适用条件：城市配水管网提供的水压、水量和水质任何时间内都能满足建筑内用水要求。 优点：不需任何设备，投资省，维护管理简单，充分利用外网水压。 缺点：室外给水管网压力不足或停水时，会造成系统的供水中断。 2.设有水箱的给水方式 适用条件：城市配水管网周期性不足，一天内大部分时间能满足需要， 缺点：投资较大，维护复杂。
计算机控制课程设计电阻炉温度控制系统
计算机控制课程设计 报告 设计题目：电阻炉温度控制系统设计 年级专业：09级测控技术与仪器 化工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管（SCR）控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波，实践表明这种控制方式产
生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。 1.1电阻炉组成及其加热方式 电阻炉是工业炉的一种，是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成，炉体由炉壳、加热器、炉衬（包括隔热屏）等部件组成。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加
热方法也不同;由于工艺不同，所要求的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同，对控温精度要求不同，因而控制系统的组成也不相同。电气控制系统包括主机与外围电路、仪表显示等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，因炉种的不同而各异。电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同，可分为间接加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件， （4）电阻炉温度按预定的规律变化，超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性; （5）具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±1℃; （6）具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。
数控加工工艺课程设计说明书(DOC 22页)
数控加工工艺课程设计说明书(DOC 22页)
《数控加工工艺》课程设计说明书 班级： 学号： 姓名】 指导老师：】
1.设计任务 本次课程设计是通过分析零件图，合理选择零件的数控加工工艺过程，对零件进行数控加工工艺路线进行设计，从而完成零件的数控加工程序的编写。使零件能在数控机床上顺利加工，并且符合零件的设计要求。 2.设计目的。 《数控加工工艺课程设计》是一个重要的实践性教学环节，要求学生运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的有： 1 通过本设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控加工工艺和数控编程的基本内容和基本知识，学习总体方案的拟定、分析与比较的方法。 2 通过对夹具的设计，掌握数控夹具的设计原则以及如何保证零件的工艺尺寸。 3 通过工艺分析，掌握零件的毛坯选择方式以及相关的基准的确定，确定加工顺序。 4 通过对零件图纸的分析，掌握如何根据零件的加工区域选择机床以及加工刀具，并根据刀具和工件的材料确定加工参数。 5 锻炼学生实际数控加工工艺的设计方法，运用手册、标准等技术资料以及撰写论文的能力。同时培养学生的创新意识、工程意识和动手能力。 3.设计要求： 1、要求所设计的工艺能够达到图纸所设计的精度要求。 2、要求所设计的夹具能够安全、可靠、精度等级合格，所加工面充分暴露出来。 3、所编制的加工程序需进行仿真实验，以验证其正确
4.设计内容 4.1分析零件图纸 零件图如下： 1.该零件为滑台工作台，是一个方块形的零件。图中加工轮廓数据充分，尺寸 清晰，无尺寸封闭等缺陷。 2.其中有多个孔有明确的尺寸公差要求和位置公差要求，而无特殊的表面粗糙 度要求，如70+0.1、102+0.1、80+0.1、100+0.1、13.5+0.05、26+0.05.
《建筑设备工程CAD制图与识图》教案
学习目标： 了解建筑制图的任务与学习方法，掌握常用的工程图的几个分类 教学重点： 1．搞清本章所讲的几个概念，及其相互间的关系； 2．掌握本课程的学习方法，培养一丝不苟的学习作风。 教学难点： 1．搞清“画法几何”与“工程制图”之间的关系，并在工程制图中正确运用画法几何理论； 2．掌握本课程的学习方法，培养一丝不苟的学习作风。 课时：2个课时 第一章绪论 1.1 建筑制图的任务 1．研究正投影的基本理论 2．培养绘制和阅读工程图的能力 3．研究常用的图解方法，培养图解能力 4．通过绘图、读图和图解的实践，培养空间想象能力 5．培养认真、细致、一丝不苟的工作作风 6．培养用图形软件绘制图样的初步能力 工程图：在生产建设和科学研究工程中，对于已有的或想象中的空间体（如地面、建筑物、机器等）的形状、大小、位置和其它有关部门资料，很难用语言和文字表达清楚，因而需要在平面上（例如图纸上）用图形表达出来。这种在平面上表达工程物体的图，称为工程图。
工程图常用的有以下几种：1．透视图 2．轴测图 3．正投影图 4．标高投影图 1.1.1画法几何 当研究空间物体在平面上如何用图形来表达时，因空间物体的形状、大小和相互位置等不相同，不便以个别物体来逐一研究，并且为了使得研究时易于正确、深刻和完全，以及所得结论能广泛地应用于所有物体起见，特采用几何学中将空间物体综合概括成抽象的点、线、面等几何形体的方法，先研究这些几何形体在平面上如何用图形来表达，以及如何通过作图来解决它们的几何问题。 这种研究在片面上用图形来表示空间几何形体和运用几何图来解决它们的几何问题的一门学科，称为画法几何。 例如：正方体6个面组成 每个面由无数条线组成 每条线由无数个点组 1.1.2 工程制图 把工程上具体的物体，视为由几何形体所组成，根据画法几何的理论，研究它们在平面上用图形来表达的问题，而形成工程图。在工程图中，除了有表达物体形状的线条以为，还要应用国家制图标准规定的一些表达方法和符号，注以必要的尺寸和文字说明，使得工程图能完善、明确和清晰地表达出物体的形状、大小和位置，以及其它必要的资料（例如：物体的名称、材料的种类和规格，生产方法等）。研究绘制工程图的这门学科，称为工程制图。 注意：如将工程图比喻为工程界的一种语言，则画法几何便是这种语言的语法。 一、目的
核反应堆热工分析课程设计报告书详细过程版本
华扶#力*孑 课程设计报告 （20 13 一2014年度第二学期） 名称：核反应堆热工分析课程设计 题目：利用单通道模型进行反应堆稳态热工设计 院系：核科学与工程学院______________________ 班级：实践核1101班______________________ 学号：06 _________________________ 学生姓名：M _____________________ 指导教师：王胜飞__________________ 设计周数：Ul _______________________ 成绩：_____________________ 日期：2014 年6月19日
一、课程设计的目的与要求 反应堆热工设计的任务就是要设计一个既安全可靠又经济的堆芯输热系统。对于反应堆热工设讣，尤其是对动力堆，最基本的要求是安全。要求在整个寿期内能够长期稳泄运行，并能适应启动、功率调和停堆等功率变化，要保证在一般事故工况下堆芯不会遭到破坏，甚至在最严重的工况下，也要保证堆芯的放射性物质不扩散到周围环境中去。 在进行反应堆热工设计之前，首先要了解并确左的前提为： （1）根据所设计堆的用途和特殊要求（如尺寸、重量等的限制）选左堆型，确怎所用的核燃料、冷却剂、慢化剂和结构材料等的种类； （2）反应堆的热功率、堆芯功率分布不均匀系数和水铀比允许的变化范用： （3）燃料元件的形状、它在堆芯内的分布方式以及栅距允许变化的范H： <4）二回路对一回路冷却剂热工参数的要求： （5）冷却剂流过堆芯的流程以及堆芯进口处冷却剂流量的分配情况。 在设计反应堆冷却系统时，为了保证反应堆运行安全可靠，针对不同的堆型，预先规立了热工设计必须遵守的要求，这些要求通常就称为堆的热工设计准则。目前压水动力堆设计中所规左的稳态热工设计准则，一般有以下几点：< 1）燃料元件芯块内最高应低于英他相应燃耗下的熔化温度； （2）燃料元件外表而不允许发生沸腾临界： （3）必须保证正常运行工况下燃料元件和堆内构件得到充分冷却；在事故工况下能提供足够的冷却剂以排除堆芯余热： <4）在稳态额泄工况和可预计的瞬态运行工况中，不发生流动不稳左性。 在热工设计中，通常是通过平均通道（平均管）可以估算堆芯的总功率，而热通道（热管）则是堆芯中轴向功率最高的通道，通过它确定堆芯功率的上限，热点是堆芯中温度最高的点，代表堆芯热量密度最大的点，通过这个点来确?DNBR?J 热工课程设计主要是为了培养学生综合运用反应堆热工分析课程和英它先修课程的理论和实际知识，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。通过本课程设计，达到以下目的： 1、深入理解压水堆热工设讣准则： 2、深入理解单通道模型的基本概念、基本原理。包括了平均通道（平均管）、热通道（热管）、热点等在反应堆设计中的应用； 3、掌握堆芯焰场的计算并求岀体现在反应堆安全性的主要参数：烧毁比DNBR,最小烧毁比MDNBR, 燃料元件中心温度及其最高温度，包壳表面温度及英最髙温度等； 4、求出体现反应堆先进性的主要参数：堆芯流量功率比，堆芯功率密度，燃料元件平均热流密度（热通量），最大热流密度，冷却剂平均流速，冷却剂出口温度等： 5、掌握压降的计算： 6、掌握单相及沸腾时的传热计算。 7、理解单通道模型的编程方法。 课程设计要求： 1.设计时间为一周；
最新 建筑机械与建筑设备课程教学计划教案
浙江大学研究生院 《建筑机械与建筑设备》课程教案 一、管理信息 课程代码：222213 制订人： 所属系部：建筑工程系批准人： 制订时间： 二、基本信息 学分：3 学时：48学时，其中理论教学：40学时，实践教学：8 学时 课程类型：专业核心课 适用专业：建筑工程技术专业 三、课程的性质与任务 《建筑施工机械与设备》是土木工程专业的一门重要的专业课，主要学习土方机械、工程其重机械、桩工机械、钢筋机械、混凝土机械、装饰机械以及其他建筑施工机械与设备的结构、工作原理、应用领域、使用要点及维护保养和安全操作等知识。通过本课程的学习，使学生掌握建筑工程中涉及到的常用机械类型以及使用方法。此外在课程中增加一部分建筑设备知识，包括有建筑给水排水工程、建筑电气系统，供配电系统从而作出适用、经济的土建设计，并掌握一般建筑的水电设计原则和方法。本课程是一门实践性极强的课程，并为后续课程奠定必要的专业基础知识。 四、课程教学目标 主要要求学生掌握建筑施工机械与设备的结构、工作原理、维护保养和安全操作及现场管理能力；建筑给水排水工程和建筑电气系统、配电照明的概况、基本原理和设计方法。从而在处理设计、施工问题时有较宽的知识面。 五、教学手段 1、课堂教学：教师讲授为主，辅以课堂讨论和习题课，培养学生分析和解决问题的能力。理论教学采用多媒体教学，内容清晰简洁、配有大量的实践操作视频，及施工机械原理图、建筑设备工程的给水系统图、排水系统图、电气系统图，便于学生直观、理解。 2、利用现代化教学手段：如幻灯、录像、计算机等。 3、现场教学：组织学生参观、实地操作学习。 4、通过辅导答疑，帮助学生更好地掌握所学的基本理论和基本知识。
工业锅炉热工控制系统-过程控制课程设计报告书
工业锅炉热工控制系统-过程控制课程设计报告书
目录 一、概述 -----------------------------------------------------------------------2 1．1工业锅炉概述 ----------------------------------------------------------------2 1．2国内工业锅炉发展状况 --------------------------------------------------------2 1．3国外工业锅炉发展状况 --------------------------------------------------------2 1．4工业锅炉的调节任务 ----------------------------------------------------------2 二、工业锅炉控制系统的基本任务和要求--------------------------------------------3 2．1给水控制系统 ----------------------------------------------------------------3 2．2过热蒸汽温度的调节系统 ------------------------------------------------------3 2．3燃烧调节系统 ----------------------------------------------------------------3 2．4锅炉的主要设计参数----------------------------------------------------------4 三、工业锅炉自动控制系统方案的设计----------------------------------------------4 3．1给水控制系统----------------------------------------------------------------4 3．1．1 锅炉汽包给水控制对象的特点 3．1．2锅炉汽包给水控制对象的动态特性 3．1．3测量给水控制系统仪表的选择 3．1．4给水控制系统的设计 3．1．5给水控制系统的工作原理及SAMA图 3．2过热蒸汽温度的调节系统-----------------------------------------------------10 3．2．1过热蒸汽温度的调节系统对象的动态特性
核反应堆热工水力课程设计
一、设计要求 在设计反应堆冷却系统时，为了保证反应堆运行安全可靠，针对不同的堆型，预先规定了热工设计必须遵守的要求，这些要求通常就称为堆的热工设计准则。目前压水动力堆设计中所规定的稳态热工设计准则，一般有以下几点： 1.燃料元件芯块内最高应低于其他相应燃耗下的熔化温度； 2.燃料元件外表面不允许发生沸腾临界； 3.必须保证正常运行工况下燃料元件和堆内构件得到充分冷却；在事故工况下 能提供足够的冷却剂以排除堆芯余热； 4.在稳态额定工况和可预计的瞬态运行工况中，不发生流动不稳定性。 5.在热工设计中，通常是通过平均通道（平均管）可以估算堆芯的总功率，而 热通道（热管）则是堆芯中轴向功率最高的通道，通过它确定堆芯功率的上限，热点是堆芯中温度最高的点，代表堆芯热量密度最大的点，通过这个点来确定DNBR。 二、设计任务 某压水反应堆的冷却剂和慢化剂都是水，用二氧化铀作燃料，Zr-4作燃料包壳材料。燃料组件无盒壁，燃料元件为棒状，正方形排列，已知下列参数：系统压力P15.8M P a 堆芯输出热功率N t1820M W 冷却剂总流量W32500t/h 反应堆进口温度t f i n287℃堆芯高度L 3.60m 燃料组件数m121 燃料组件形式n0×n017×17 每个组件燃料棒数n265 燃料包壳外径d c s9.5m m 燃料包壳内径d c i8.6m m 燃料包壳厚度δc0.57m m 燃料芯块直径d u8.19m m 燃料棒间距（栅距）s12.6m m 两个组件间的水隙δ0.8m m UO2芯块密度ρUO2 95%理论密度旁流系数ζ5% 燃料元件发热占总发热份额F a97.4% 径向核热管因子 1.33 轴向核热管因子 1.520 热流量核热点因子= 2.022 热流量工程热点因子 1.03 焓升工程热点因子(未计入交混因子) 1.142 交混因子0.95 焓升核热管因子= 1.085
核反应堆热工分析课程设计报告书详细过程版本
课程设计报告 ( 20 13 -- 2014 年度第二学期) 名称：核反应堆热工分析课程设计 题目：利用单通道模型进行反应堆稳态热工设计院系：核科学与工程学院 班级：实践核1101班 学号：1111440306 学生：佳 指导教师：王胜飞 设计周数：1周 成绩：
日期：2014 年 6 月19 日
一、课程设计的目的与要求 反应堆热工设计的任务就是要设计一个既安全可靠又经济的堆芯输热系统。对于反应堆热工设计，尤其是对动力堆，最基本的要安全。要求在整个寿期能够长期稳定运行，并能适应启动、功率调节和停堆等功率变化，要保证在一般事故工况下堆芯不会遭到破坏，甚至在最严重的工况下，也要保证堆芯的放射性物质不扩散到周围环境中去。 在进行反应堆热工设计之前，首先要了解并确定的前提为： （1）根据所设计堆的用途和特殊要求（如尺寸、重量等的限制）选定堆型，确定所用的核燃料、冷却剂、慢化剂和结构材料等的种类； （2）反应堆的热功率、堆芯功率分布不均匀系数和水铀比允许的变化围； （3）燃料元件的形状、它在堆芯的分布方式以及栅距允许变化的围； （4）二回路对一回路冷却剂热工参数的要求； （5）冷却剂流过堆芯的流程以及堆芯进口处冷却剂流量的分配情况。 在设计反应堆冷却系统时，为了保证反应堆运行安全可靠，针对不同的堆型，预先规定了热工设计必须遵守的要求，这些要求通常就称为堆的热工设计准则。目前压水动力堆设计中所规定的稳态热工设计准则，一般有以下几点： （1）燃料元件芯块最高应低于其他相应燃耗下的熔化温度； （2）燃料元件外表面不允许发生沸腾临界； （3）必须保证正常运行工况下燃料元件和堆构件得到充分冷却；在事故工况下能提供足够的冷却剂以排除堆芯余热； （4）在稳态额定工况和可预计的瞬态运行工况中，不发生流动不稳定性。 在热工设计中，通常是通过平均通道（平均管）可以估算堆芯的总功率，而热通道（热管）则是堆芯中轴向功率最高的通道，通过它确定堆芯功率的上限，热点是堆芯中温度最高的点，代表堆芯热量密度最大的点，通过这个点来确定DNBR。 热工课程设计主要是为了培养学生综合运用反应堆热工分析课程和其它先修课程的理论和实际知识，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。通过本课程设计，达到以下目的： 1、深入理解压水堆热工设计准则； 2、深入理解单通道模型的基本概念、基本原理。包括了平均通道（平均管）、热通道（热管）、热点等在反应堆设计中的应用； 3、掌握堆芯焓场的计算并求出体现在反应堆安全性的主要参数：烧毁比DNBR，最小烧毁比MDNBR，燃料元件中心温度及其最高温度，包壳表面温度及其最高温度等； 4、求出体现反应堆先进性的主要参数：堆芯流量功率比，堆芯功率密度，燃料元件平均热流密度（热通量），最大热流密度，冷却剂平均流速，冷却剂出口温度等； 5、掌握压降的计算；
热工控制系统课程设计56223
热工控制系统课程设计 ----某直流锅炉给水控制系统设计 二○一○年十二月 目录 第一部分多容对象动态特性的求取 (2) 第二部分单回路系统参数整定 (4) 一、广义频率特性法参数整定 (5) 二、临界比例带法确定调节器参数 (6) 三、比例、积分、微分调节器的作用 (9) 第三部分串级控制系统参数整定 (10) 一、主蒸汽温度串级控制系统参数整定 (10) 二、给水串级控制系统参数整定 (13) 三、燃烧控制系统参数整定 (15)
第四部分 某电厂热工系统图分析 ........................................................ 16 参考文献： (19) 第一部分 多容对象动态特性的求取 选取某主汽温对象特定负荷下导前区和惰性区对象动态特性如下： 导前区： 1 40400657 .12++-s s 惰性区： 1 1891542269658718877531306948665277276960851073457948202 .1234567+++++++s s s s s s s 对于上述特定负荷下主汽温导前区和惰性区对象传递函数，可以用两点法求上述主汽温对象的传递
函数，传递函数形式为n Ts K s W )1()(+=，利用Matlab 求取阶跃响应曲线，然后利用两点法确定对象 传递函数。 导前区阶跃响应曲线： 图1-1 由曲线和两点法可得： 657.1=K 637.28,663.0657.14.0)(4.01==?=∞t y 165.61,326.1657.18.0)(8.02==?=∞t y 2092.25.0075.12 121≈=??? ? ??+-=t t t n ，8.2016.22 1≈+≈n t t T 即可根据阶跃响应曲线利用两点法确定其传递函数：2 ) 18.20(657 .1)(+-= s s W 惰性区阶跃响应曲线：
换热站课程设计说明书
供热课程设计说明书 题目： 院（部）： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：
目录 摘要 (3) 第一章绪论 (4) 第二章热负荷计算 (6) 原始资料 负荷计算 第三章供热系统方案的选择 (11) 系统热源型式及热媒的选择 供热管道的平面布置类型 供热管道的定线原则 管道的保温与防腐 第四章设备的选择 (13) 热交换器选型 水泵的选择和计算 除污器选择 设计小结 (19) 参考文献 (21) 摘要 本设计名为长春市曙光苑小区室外供热管网和换热站工程设计。 随着国家计量供热的逐步推行，供热行业面临着新的机遇和挑战。计量供热是供热行业从粗放型管理方式向精细型管理方式的一次深刻转变。计量供热的主目标是节能环保。计量供热的成功实行必须依托高精确的热网调控。而热网的高精确调控基础是热网的设计和建设。这对我们供热系统的设计人员和施工人员提出了新的更高的要求。能否设计出满足热网精确调控需求的供热系统是当前我们设计人员面临的一道重要难题。
供热工程是现代化城市重要的基础设施，也是城市公共事业的一项重要设计。各地区都努力从现有条件出发，积极调整能源结构，研究多元化的供热方式，实现供热事业的可持续发展，实现计量供热的节能目标。计量供热不仅能给城市提供稳定的可靠地高品位热源，改善人民生活环境。而且能节约能源，减少城市污染。有利于城市美化，有效地利用城市空间。城市供热管网的设计，首先要在总体规划的指导下，既要为今后的发展留有余地，又要实事求是的对热负荷进行调查和计算。在了解热负荷的性质、类别、用途等多方面现场的资料后，进行供热外网的设计。 本次设计以节能建筑的热指标为基础，以热网的精确调节为最终目标，尽量降低热网的各项指标，尽量应用精确调节的阀门和设备，为计量供热打好基础。 本设计以经济、环保、节能为原则，通过借鉴以前的设计方法和经验，采用了合理的技术措施，使设计的各个系统达到了很好的使用效果。 关键词：集中供热；供热管网;换热站；节能； 第一章绪论 一、我国城市供热的技术走向 1，我国城市集中供热的技术方向，主要采用热电联产的型式，这是我国当前的具体情况决定的。当然，集中供热的首要前提是节约能源，但是当前我国电力紧张的局面也是不能忽视的。在供热的同时，生产一定量的电力，也能缓解部分用电的需要。 2，落实热负荷，是集中供热一切要素之首。没有准确的热负荷，热电站的建设将似海滩上的建筑，不仅不能节约燃料，更无经济效益可谈。 3，目前，我国建设资金短缺，无论是建设热源还是管网，耗资都相当大。因此，改造老凝汽式电站为热电厂，既可大大降低投资，也可缩短工期，且运行效益可立竿见影。这是集中供热应优先考虑的热源。 4，尽可能在老厂扩建供热机组，降低生产与非生产设施投资，并且技术上有比较强的后盾，安全生产有比较可靠的保证。
供热课程设计计算说明书.doc
目录 第1章绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2工程概述 (1) 1.3设计任务 (1) 第2章设计依据 (2) 2.1主要参考资料 (2) 2.2设计范围 (2) 2.3设计参数 (2) 2.3.1 室外设计参数 (2) 2.3.2 室内设计参数 (3) 2.4设计原始资料 (3) 2.4.1 土建资料 (3) 2.4.2 建筑结构 (3) 2.5动力与能源资料 (3) 2.6其他资料 (3) 2.7朝向修正率 (4) 第3章供暖系统的设计热负荷 (5) 3.1热负荷组成 (5) 3.2负荷计算 (5) 3.2.1 围护结构计算参数 (5) 3.2.2主要计算公式 (5) 3.3热负荷计算 (7)
第4章热水供暖系统设计方案比较与确定 (8) 4.1循环动力 (8) 4.2供、回水方式 (8) 4.3系统敷设方式 (9) 4.4供、回水管布置方式 (9) 第5章散热器的选型及安装形式 (10) 5.1散热器的选择 (10) 5.2散热器的布置 (10) 5.3散热器的安装 (10) 5.4散热器的计算 (10) 第6章热水供暖系统水力计算 (11) 6.1确定系统原理图 (11) 6.2系统水力计算 (11) 6.2.1 散热器计算 (11) 6.2.2 户内水平系统水力计算 (12) 6.2.3 单元立管与水平干管采暖系统水力计算 (19) 附录 (23) 参考文献 (24) 总结 (25)
第1章绪论 1.1 设计目的 供热工程课程设计是本专业学生在学习完《供热工程》后的一次综合训练，其目的是让学生根据所学理论和专业知识，结合实际工程，按照工程设计规范、标准、设计图集和有关参考资料，独立完成建筑所要求的工程设计，掌握供暖系统的设计方法，了解设计流程，通过对系统的设计进一步掌握供热工程的专业知识，深入了解负荷计算、水力计算、散热器计算、系统选择的具体方法，从而达到具有能结合工程实际进行供暖系统设计的能力。 供热工程课程设计是建筑环境与设备专业培养学生解决实际问题能力的一个重要的教学实践环节，在建筑环境与设备专业的教学计划中占有重要的地位和作用。 1.2 工程概述 1.本工程为北京市某建筑小区，整个建筑物为3层，建筑总供暖面积约1800.26平方米。系统与室外管网连接，供水温度950C，回水温度700C.该工程采用接外热网下供下回式分户热水供暖系统，楼梯间不供热。热源由城市热网提供，引入口管径为DN50。 1.3 设计任务 本设计为整栋小区冬季热水供暖工程。设计主要内容为： （一）设计准备（收集和熟悉有关规范、标准并确定室内外设计参数） （二）采暖设计热负荷及热指标的计算 （三）散热设备选择计算 （四）布置管道和附属设备选择，绘制设计草图 （五）管道水力计算 （六）平面布置图、系统原理图等绘制 （七）设计及施工说明的编制
建筑工程项目管理教案
建筑工程项目管理教案
第一章工程建设项目管理概述 高永祥 学习要点: 1、熟悉项目与工程项目的定义及分类，掌握工程项目的 特点，了解工程项目管理理论的产生与发展。 2、了解工程项目管理的内容、类型，熟悉工程项目管理的任 务。 3、熟悉项目目标控制的概念、原理，理解目标控制的过程 和方法，了解工程项目目标之间的关系与协调工作的重要性。 4、了解工程建设监理制度。 5、了解工程项目招投标制度。 6理解项目策划与风险管理的意义。 本章结构: 第一节工程项目管理概述 第二节工程项目管理的内容和任务 第三节工程项目目标控制 第四节工程管理与建设监理第五节工 程项目的招投标 第六节项目策划与风险控制 本章内容: 第一节工程项目管理概述 一般而言，工程项目管理是一种具有特定目标、资源及时间限制和复杂的专业工程技术背景的一次性管理事业，是对工 程项目全过程进行的高水平的、科学的、系统的管理活动。 具体地，工程项目管理是以工程项目为对象，在既定的约束条件下，为最令人满意地工程项目目标，根据工程项目的内 在规律，对从项目构思到项目完成（指工程项目竣工并交付使 用）的全过程进行的计划、组织、协调、控制等一系列活动， 以确保工程项目按照规定的费用目标、时间目标和质量目标完 成。 、项目与工程项目
1、项目概述 项目：具有明确的开始与接收点、由某个人或某个组织所从事的具有一次性特征的一系列活动，以实现所需求的进度、费用以 及各功能要素等特定目标。 2、项目的分类 1按项目规模分类：大型项目、中型项目、小型项目。 2按项目的复杂程度分类：复杂项目、简单项目。 3按项目的结果分类：产品、服务。 4按行业分类：农业、工业、投资、建设、科研项目等。 5按项目用户状况分类：有明确用户项目、无明确用户项目。 3、工程项目概述 工程项目：为达到预期的目标，投入一定量的资本，在一定的约束条件下，经过决策与实施的必要程序形成固定资产的一次性 事业。 工程项目具有如下特点： 1目标的约束性 2周期长风险大 3特殊的组织和法律条件 4复杂性和系统性 4、工程项目分类 1）按投资的再生产性质划分 基本建设项目：新建、扩建、改建、迁建、重建项目等。 更新改造项目：技术改造、技术引进、设备更新项目等。 2）按建设规模划分 基本建设项目：大型项目、中型项目、小型项目。 技术改造项目：限额以上项目、限额以下项目。 3）按建设阶段划分 预备、新开工、施工、续建、投产、收尾、停建项目等。 4）按投资建设的用途划分 生产性建设项目：工业项目、运输项目、农田水利项目、能源项目。 非生产性建设项目：经营性项目、非经营性项目。 5）按资金的来源划分 国家预算拨款、国家拨改贷、银行贷款、企业联合投资、企业自筹、利用外资、外资项目。 二、工程项目管理理论的产生与发展 随着人类的进步工程项目由来已久，有工程项目必然有工程项目管理。
热工过程控制仪表课程实习与设计
《热工过程控制仪表课程设计》实践环节教学大纲 适用专业: 自动化（热工过程自动化方向） 先修课程：电路理论,模拟电子技术，热工测量与仪表，自动控制理论 一、目的 热工过程控制仪表课程实习与设计是学习热工过程控制仪表课程后的一个重要的综合实践环节。 1．通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用热工过程控制仪表课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决仪表控制系统设计问题的能力。 2．学习仪表控制系统设计的一般方法，掌握仪表控制系统的一般规律。 3．进行仪表控制系统设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机辅助设计和绘图的训练。 二、基本要求 1．能从仪表控制系统功能要求出发，制订或分析设计方案，合理地选择传感器，变送器、调节器和执行机构。 2．能按工艺的控制要求，选择相关模块，设计的调节器的组态图，填写相关控制数据表。 3．能考虑仪表安装与调整、使用与维护、经济和安全等问题，对仪表控制系统的安装技术要求进行设计。 4．图面符合国家有关标准，尺寸及公差标注正确，技术要求完整合理。三、实践内容与时间分配 见表1。 表1
四、实践条件与地点建议 1. 实践基本条件要求 提供学生进行课程设计的专用教室，并能提供学生一定的实验设备、实验条件，条件允许的话提供学生到生产实践场所短期参观学习的机会。 2. 实践地点建议 校内专用教室、实验室及火力发电厂。 五、能力培养与素质提升 1. 能力培养 通过课程设计实践，能够树立正确的设计思想，培养综合运用热工过程控制仪表课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决仪表控制系统设计问题的能力。在实践环节中进行仪表控制系统设计基本技能的训练。 2. 素质提升 通过实践，深入掌握理论教学内容，并将其运用到实践环节，具备一名专业工程师的基本素质。 六、考核方式与评分标准 1．考核方式：考查 2．成绩评定：按平时表现，设计说明书及答辩三部分综合考核，按优，良，中，及格，不及格计分。其中：平时表现（30%），设计说明书（40%）答辩（30%）。
核反应堆热工分析课设
目录 一、设计任务 (1) 二、课程设计要求 (2) 三、计算过程 (2) 四、程序设计框图 (8) 五、代码说明书 (9) 六、热工设计准则和出错矫正 (10) 七、重要的核心程序代码 (11) 八、计算结果及分析 (17)
一、设计任务 某压水反应堆的冷却剂及慢化剂都是水，用二氧化铀作燃料，用Zr-4作包壳材料。燃料组件无盒壁，燃料元件为棒状，正方形排列。已知下列参数：系统压力 15.8MPa 堆芯输出功率 1820MW 冷却剂总流量 32100t/h 反应堆进口温度287℃ 堆芯高度 3.66m 燃料组件数 121 燃料组件形式17×17 每个组件燃料棒数 265 燃料包壳直径 9.5mm 燃料包壳内径 8.36mm 燃料包壳厚度 0.57mm 燃料芯块直径 8.19mm 燃料棒间距（栅距） 12.6mm 芯块密度 95% 理论密度旁流系数 5% 燃料元件发热占总发热的份额 97.4% 径向核热管因子 1.35 轴向核热管因子 1.528 局部峰核热管因子 1.11 交混因子 0.95 热流量工程热点因子 1.03 焓升工程热管因子 1.085 堆芯入口局部阻力系数 0.75 堆芯出口局部阻力系数 1.0 堆芯定位隔架局部阻力系数 1.05
若将堆芯自上而下划分为5个控制体，则其轴向归一化功率分布如下 表：堆芯轴向归一化功率分布（轴向等分5个控制体） 通过计算，得出 1. 堆芯出口温度； 2. 燃料棒表面平均热流及最大热流密度，平均线功率，最大线功率； 3. 热管的焓，包壳表面温度，芯块中心温度随轴向的分布； 4. 包壳表面最高温度，芯块中心最高温度； 5. DNBR在轴向上的变化； 6. 计算堆芯压降； 二、课程设计要求 1．设计时间为两周； 2．独立编制程序计算； 3．迭代误差为0.1%； 4．计算机绘图； 5．设计报告写作认真，条理清楚，页面整洁； 6．设计报告中要附源程序。 三、计算过程 目前，压水核反应堆的稳态热工设计准则有： （1）燃料元件芯块内最高温度应低于其相应燃耗下的熔化温度。 目前，压水堆大多采用UO2作为燃料。二氧化铀的熔点约为2805 ±15℃，经辐照后，其熔点会有所降低。燃耗每增加104兆瓦·日/吨铀，其熔点下降32℃。在通常所达到的燃耗深度下，熔点将降至2650℃左右。在稳态热工设计中，一般将燃料元件中心最高温度限制在2200～2450℃之间。 （2）燃料元件外表面不允许发生沸腾临界。
《热工过程自动控制》课程设计
（注意：保持清洁，设计结束后装订在设计说明书正文的第1页） 《热工过程自动控制》课程设计任务书 专业方向：热能与动力工程 班级： 学生姓名： 指导教师： 周数：1 学分：1 一、设计题目 600MW单元机组直流锅炉给水控制系统的组态设计 二、原始资料 1. 控制对象 600MW超临界机组直流锅炉给水控制系统采用两台分别带50%负荷的汽动给水泵作为正常负荷下的供水，设置一台可带50%负荷的电动给水泵，作为启动及带低负荷或两台汽动泵中有一台故障时作备用泵使用。 2. 控制要求 直流锅炉必须使燃烧率和给水量随时保持适当的比例。 （1）给水流量控制回路仅当锅炉运行在纯直流工况下，才能对锅炉出口的主蒸汽温度起到粗调的作用。为保证锅炉本身的安全运行，要求任何工况下省煤器入口给水流量不低于35%MCR； （2）给水泵串级控制回路的副调节器根据给水流量偏差输出给水泵控制指令，调节各台泵的转速以满足机组负荷变化的需要； （3）为保证给水泵的运行安全，给水流量调节阀控制回路通过调节给水阀门的开度维持泵出口母管的压力在适当范围内； （4）汽动给水泵再循环阀调节回路需保证通过每台汽泵的流量不低于最小允许流量。 三、设计任务 1、了解大型单元机组控制系统概貌和集散控制系统概貌及其组态原理；
2、了解ABB贝利公司Symphony集散控制设备及其重要功能模块的作用； 3、掌握控制对象（包括工艺流程）及控制任务； 4、根据控制系统原理进行相应集散控制系统的组态设计； 给水控制系统包括三个部分：（1）给水流量指令形成回路（2）汽动给水泵转速控制回路（3）给水流量调节阀控制回路，可任选其中两部分做组态设计。 5、对所设计的部分进行组态分析。 四、建议时间安排 课程设计时间安排 序号内容时间 1 收集资料，学习相关理论知识1天 2.5天 2 进行集散控制系统的组态设计 并绘制组态图 3 整理报告1天 4 答辩0.5天 5 合计5天 五、成果要求 1、课程设计报告 （1）字数约5000左右，统一用A4纸手工书写，字迹工整。 （2）主要内容及装订顺序：封面、扉页、成绩考核表、课程设计任务书、目录、正文、参考文献、设计体会及附录。 （3）正文部分应该包括以下几项内容：大型单元机组控制系统概述、集散控制系统概述及其组态原理、Symphony集散控制设备简介及重要功能模块的作用、系统控制对象（包括工艺流程）及控制任务、所选定部分的组态设计和组态分析。（4）设计报告严禁抄袭，即使是同一小组也不允许雷同，否则按不及格论。 2、图纸要求：图纸要求手绘，以附录的形式放在报告最后。 六、成绩评定 设计成果主要由设计报告体现，成绩评定等级为优、良、中、及格、不及格五级制。设计成绩根据以下四个方面综合确定：（1）设计报告（40%）（2）设计期间表现（20%）（3）设计答辩（40%）。
建筑设备工程教案
建筑设备工程 备课教案 （监理、装饰等专业） 绪论 建筑设备工程的内容。 建筑设备工程中给排水、暖通专业与电气专业之间的关系。 建筑设备工程的发展趋势及新技术。 第一章管材、器材和卫生器具 1.1 管材、附件及水表 1.1.1建筑给水管材及连接配件 1、塑料管：新型产品，种类很多，已开始普及使用： 硬聚氯乙稀管（UPVC）：粘接，价廉，不宜用于热水； 改性聚丙烯管（PPR管）：熔接，耐温性好，管壁厚； 高密度聚乙烯（HDPE）：熔接，韧性好，耐温性较好； 交联聚乙烯（PEX）：铜管件，易于弯曲耐温性好，不可回收；聚乙烯（PE）：熔接，耐压较低，易于弯曲； 聚丁烯（PB）：熔接，耐温好，柔韧耐压，进口原料； 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）：耐压好，耐紫外线差；
氯化聚氯乙稀（CPVC）：耐温最佳，抗老化； 2．复合管： 铝塑复合管（PE/AL/PEX）：铜管件，可弯曲布置，耐压； 钢塑复合管：螺纹连接， 3．钢管：分焊接钢管和无缝钢管两种。 焊接钢管又分为镀锌和不镀锌的两种。在给水方面主要用于消防等高压管道。 特点：强度高，能承受较高的压力，加工方便，造价高，耐腐蚀性差。其中无缝钢管的耐压性能更好。 管件见P4图1—1 连接方式有四种： a.螺纹连接：利用管件连接，镀锌管必须用这种连接方法。特点是方便，可拆卸，易漏。一般用于DN80－DN100以下钢管。 b.焊接：特点是连接紧密不漏，无须管件，安装速度较快。不能拆卸，不能用于镀锌管。 c.法兰连接：用于管件、设备与管道的连接，特点是承压强度大，可拆卸。成本较高。 d.（补充）沟槽连接：结构与原理：由卡箍、垫圈和螺栓螺母组成。卡箍在DN300以下为两片结构，垫圈为C型橡胶圈，垫圈本身环绕管道表面，与卡箍压紧后垫圈接触面形成一、二次密封，管道内流体进入C型圈内腔，反作用于垫圈唇边，从而使垫圈唇边与管道表面形成三次密封。也就是说，管道内液体压力越大，密封性越好。