加热炉课程设计.doc
第一章设计原始条件及表格汇总
1.1原始条件
炉子产量140000kg G h =，钢坯规格为22022012000mm ⨯⨯，单重为
4530㎏，加热温度201250C C ，许加热终了时钢坯断面温度差30C ，钢种为普碳钢。用发热量为2150千卡/时的高焦炉煤气为燃料。确定炉子的尺寸和燃料消耗量。
1.2计算结果表格汇总
1． 燃烧计算
kcal kcal
kcal
5．热平衡计算及燃料消耗量的决定
第二章设计计算
2.1炉子结构计算
2.1.1空气量及燃烧生成量计算
解：采用上下加热步进梁式加热炉，钢坯中心距取320mm ，炉宽定为
12800mm 。按三段式温度制度。炉膛高度在预热段为1800mm ，加热段为2200mm ，均热锻为1500mm 。用平焰烧嘴， 1.1α=。 高焦炉煤气的成分：
完全燃烧时理论空气量 024 4.84
(0.520.5 3.5)100
m n L H CH CO C H =+++
4.84(0.50.09297.1
0.50.01 3.50.54)
100
=⨯+⨯+⨯+⨯⨯ 2.12=
过量空气系数 1.1α=
实际供给空气量 0 1.1 2.02 1.122n L L α=⨯=⨯=
烟气生成量 2221.9n c o N O V V V V =++=
烟气中生成量 224(2)0.010.288CO m n V CO CO CH C H =+++⨯=
烟气中生成量 22(78
)0.01
2.183
N n V N L =+⨯= 烟气中
生成量
烟气中
生成量 24222(230.0128)0.010.484H O m n n V CH C H H H S H O
L =+++++⨯=
烟气中
生成量 200.2067(1)0.2O V L α=-=
由以上得： 20.048CO P = 20.17H O P = 2.1.2炉高的确定
钢坯出炉的表面温度
＝1250C
钢坯入炉的表面温度
＝20C
经过预热段以后钢坯的表面温度
＝650C
进入均热锻时钢坯的表面温度
＝1350C
烟气出炉的温度
＝850C
烟气进入预热段的温度
＝1400C
烟气在均热中的最高温度
＝1350C
烟气在均热锻中的平均温度
＝1275C
H 效＝3(0.05)10A B t +⨯气 H 效—炉子的有效长度
B —炉宽
t 气—炉气温度
A —系数
（1）预热段高度
311(0.50.0512.8)14001015961796H H mm δ=+⨯⨯⨯=+=
取 1800mm （2）加热段
3322(0.05)10(0.680.0512.8)145010191419142002214H A B t mm H δ=+⨯=+⨯⨯⨯=+=+=气
取 2200mm （3）均热锻
333(0.05)10(0.50.0512.8)1275101453.5H A B t mm =+⨯=+⨯⨯⨯=气
取1500mm
2.1.3、炉内各段面积 1.炉膛的内表面积
2()y F H B L =+
（1）预热段
2()2(1.812.8)29.2y y y y F H B L L L =+=⨯+=
（2）加热段
2()2(2.212.8)30.0j j j j F H B L L L =+=⨯+=
（3）均热锻
2()2(1.512.8)28.6jr jr jr jr F H B L L L =+=⨯+=
2．气层的有效厚度
1
( 3.6
)HBL
S F = （1）预热段
1.81
2.8
3.6
2.8429.2y
y y
L S m L ⨯==
（2）加热段
2.212.8
3.6
3.3830.0j
j j
L S m L ⨯==
（3）均热锻
1.51
2.8
3.6
2.4228.6jr
jr jr
L S m L ⨯==
2.1.4炉气黑度 220CO H O e e e β=+ 预热段
20.12 2.840.341CO y P S =⨯= 20.16 2.840.454H O y P S =⨯=
加热段
20.12 3.380.4056CO j P S =⨯= 20.16 3.380.5408H O j P S =⨯=
均热锻
20.12 2.420.2904CO jr P S =⨯= 20.16 2.420.3872H O jr P S =⨯=
预热段温度800C 00.15 1.080.250.42e =+⨯=
预热段温度1280C 00.14
1.080.1560.308e =+⨯= 加热段温度1280C 00.14
1.080.210.363e =+⨯= 加热段温度1330C 00.13 1.080.190.33e =+⨯=
均热锻温度1330C 00.12
1.080.170.31e =+⨯= 均热锻温度1270C 00.14
1.080.180.336e =+⨯=
2.1.5综合辐射系数
()
02
01201204.881e e c e r e =
+-
砌体对钢坯的角度系数 预热段
()
1210.819F a r F +=
=金壁
（ 取0.45α=） 加热锻
()
1210.80F a r F +=
=金壁
（ 取 0.45α=） 均热锻
()1210.837F a r F +==金壁
（ 取 0.45α=）
钢坯黑度20.8e = 预热段温度800C
()
012 4.880.420.8
1.830.420.81910.42C ⨯⨯=
=+-
预热段温度1280C
()
012 4.880.3080.8
1.370.3080.81910.308C ⨯⨯=
=+-
加热段温度 1280C
()
012 4.880.3630.8
1.620.3630.8010.0.363C ⨯⨯=
=+-
加热段温度 1330C
()
012 4.880.330.8
1.490.330.8010.33C ⨯⨯=
=+-
均热锻温度 1330C
()
012 4.880.310.8
1.360.310.83710.31C ⨯⨯=
=+-
均热锻温度 1270C
()
012 4.880.3360.8
1.430.3360.83710.336C ⨯⨯=
=+-
预热段和加热段交界处取平均值
0120.5(1.37 1.62) 1.49C =+=
加热段和均热锻交界处取平均值
0120.5(1.49 1.36) 1.43C =+=
2.1.6炉长炉宽的确定 最大生产率: 220000kg G h = 预选炉底强度: 395P =2kg m h
⋅
加热面积:
2220000557395
xi G f m P =
==
又12.81xi xi f l =⨯⨯ 有557
43.612.8
xi f m == 有效长度44m =
炉宽的确定：B ＝钢坯的长度2C + 即有1220.412.8B m =+⨯= 取 12.8m 求炉长及加热时间
要求每小时加热的钢坯的钢坯数为30.9根，炉内放置的钢坯数为
44000320137=根，则钢坯加热的时间131730.9 4.43t h == 2.1.7计算炉温制度和燃料消耗量
将方坯看成截面积与之相等的圆坯，则圆坯的计算半径：
0.1242r m ==
在加热段完了时钢坯的温差为20C ，则加热段终了时钢坯的平均温度为：
12500.5201240z jp t C =-⨯=。
在此温度下钢坯的的热焓 199.5
z j kcal i kg
=
导热系数 225.8z j k
c a l I h m C
=。 （1）加热段
加热段终了进入钢坯表面的热流为：
2225.8200.12428328.5
z z z j j j kcal q I t kg
=∆=⨯⨯=
加热段终了处的炉气温度
2731002731361z jp t C ===。 预热段终了和加热段开始处的钢坯表面温度先按700℃计算，然后再进行校 核。交界处的热流为：
440124
4
2
27327310010012802737002731.4974212.1100100z z jp y k z
j y t t q q C kcal h m ⎡⎤
⎛⎫⎛⎫++⎢⎥==- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎡⎤
++⎛⎫⎛⎫
=⨯-=⎢⎥ ⎪ ⎪
⋅⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣
⎦
此时钢坯的温度差为：
(74212.10.1242)172.62(226.7)k z z j y y r t t q C λ⨯====⨯ 此时钢坯的平均温度：
7000.5172.6613.7k jp t C =-⨯=
在此温度下 84.0
,26.3k k j j kcal kcal i I kg
mh C
==
。
加热段内钢坯的热量焓增加量为:
199.584.0115.5
z k j j j kcal i i i kg =-=-=
加热段内的平均热流为：
274212.18328.5
30152.774212.1
2.3log
2.3log
8328.5
k z j j
ip k j z j
q q kcal q m h C q q --=
=
=。
钢坯在加热段的时间为：
115.50.12427850
1.8622350125.7
j j jp
i r t h q σ
⨯⨯=
==⨯
加热段的长度为：
1.8644
18.54.43
j j t L L m t ⨯=
=
= (2)均热段
均热锻完了取出炉时钢坯的温差为10C ，则均热终了时钢坯的平均温度为：
12500.5101245z jrp t C =-⨯=
在此温度下钢坯的热焓 208.7z jr kcal i kg
= 导热系数 226.2z
jr
kcal l hm C
=
均热锻终了进入钢坯表面的热流为：
22226.210
4219.00.1242
z z z
jr jr
jr
l t kcal
q r
m h
⨯
⨯=
==
均热锻终了处的炉气温度
2731002731270z jrq t C ===
加热段终了和均热锻开始处的钢坯表面温度先按1200C 计算，然后进行校核。
交界处的热流为：
440124
4
2
273273100100133027312002731.432736472.6100100z z jp y k z
jr y t t q q C kcal
h m ⎡⎤
⎛⎫⎛⎫++⎢⎥==- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎡⎤
++⎛⎫⎛⎫
=⨯--=⎢⎥ ⎪ ⎪
⋅⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣
⎦
此时钢坯内的温度差为：
6472.60.1242
15.62225.8
z k
z j jr j
q r
t t C L
⨯==
==⨯
此时钢坯的平均温度为：11200.515.61192.2k jrp t C =-⨯=
在此温度下 2195.5,25.8k k jr jr kcal kcal i l kg m h C
==均热锻内钢坯的热量焓增
加量为：jr i
208.7195.513.2
z k jr jr jr kcal i i i kg ∆=-=-=
均热锻内的平均热流为：
26472.64219
5157.06472.6
2.3log
2.3log
4219
k z
jr jr
irp k jr z jr
q q kcal q m h C q q --=
=
=。
钢坯在均热内的时间为：
13.20.12427850
1.2225157
jr jr jrp
i r t h q ρ∆⨯⨯=
=
=⨯
均热锻的长度为：
1.244
11.94.43
jr jr t L L m t ⨯=
=
= (3)预热段
预热段内钢坯的热焓增量为:
84.0 2.082.0z k
y y y kcal
i i i kg ∆=-=-=
预热段炉长为 4418.511.913.6m --=
钢坯在预热段内的时间为 4.43 1.86 1.2 1.37h --= 预热段内的平均热流为：
2820.12427850
29177.922 1.37
y yp y
i kcal q m h t ρ∆⨯⨯=
=
=⨯
预热段开始处即装料炉门口处的热流为
22
229177.9
11471.874212.1
k
yp
z y
y
q kcal
q q
m h
=
==
装料炉门口处炉气的温度为：
273100273619.4k yp t C === 2.2热平衡计算
2.2.1炉墙内表面温度计算：
⑴ 4
41100100rk km rk km T F C B C T F F C C F ⎛⎫+ ⎪
⎛⎫⎝⎭= ⎪⎝⎭+金金壁壁金
壁
⑵ 预热段的炉墙内表面温度
()850140021125t C =+=气，()2
t 20650204403C =+
-=金，0.819F F =金壁
查图，知241.5rk C kcal m hk = ,242.35km C kcal m hk =
代入上式解出炉墙内表面温度 873.1t C
=壁 ⑶ 加热段的炉墙内表面温度
1450t C =气，()850140021125t =+=金℃，
0.80F F =金
壁
知241.4rk C kcal m hk = ,242.45km C kcal m hk = 代入上式解出炉墙内表面温度 1228t C =壁 ⑷ 均热锻的炉墙内表面温度
1275t C =气 ，()1300125021275t =+=金℃，
0.837F F =金
壁
知241.25rk C kcal m hk = ,242.44km C kcal m hk =
代入上式解出炉墙内表面温度 1275t C =壁 热平衡计算
2.2.2各加热段热平衡计算 ㈠ 均热锻的热平衡 热量收入
⒈ 燃料燃烧放出的热量
1112150kcal Q B Q B h
==⨯用
低
预热空气带入的物理热
2112.3320.32400298.5kcal Q B B h
=⨯⨯⨯=
热量支出
⒈ 金属吸收的热量
21300172.612153t C =-⨯=终金 2125015.6
1239.63
t C =-⨯
=始
金，0.164C =金
()
()1t t kcal
2200000.1641239.61215887568h
Q G C C =-=⨯⨯-=终始
金金金金
通过炉墙及炉顶散失的热量 ⑴ 均热锻炉顶的热损失
砌砖体的平均温度 7001275987.52t C +=
=均
黏土,700803902
t C +==均
绝 砌砖体的平均导热系数
0.60.00055987.5 1.14··kcal
m h C
λ=+⨯=绝 0.280.000133900.331··kcal m h C
λ=+⨯=粘
经过均热锻单位炉顶面积的热损失
'
2212
1
2
127520
2363.50.2590.2120.06
0.06t t kcal q m h s s λλ--=
==++++壁空
经过均热锻炉顶的总热损失
''2
22363.512.811.9360008.3kcal Q q F h
==⨯⨯=
均热锻炉底的热损失
根据经验数据，通过实炉底散失的热流''
2220003000kcal
q m h
=，取上限
故
⑵ ''''
2
2300012.811.9456960kcal Q q F h
==⨯⨯= ⑶ 均热锻炉墙的热损失
121275,700,800, 1.14kcal
t C t C t C m h C
λ====⋅壁c 绝120.3310.35,0.12kcal
S m S m m h C
λ===⋅粘，
'''2
21212
127520
1732.80.350.12
0.060.06
1.160.331t t kcal q m h s s λλ--=
==++++2壁
故经过整个均热锻侧墙的热损失
()''''''
221732.811.9 1.5212.8 1.5126061.2kcal Q q F h
==⨯⨯⨯+⨯=
所以均热锻炉墙、炉顶及炉底的总热损失为：
''''''
2222360008.2456960126061.2943029.5kcal Q Q Q Q h
=++=++=
⒊ 均热锻炉门的热损失
⑴ 出钢口的辐射热损失（根据近似计算公式）
＝1275 ，
＝600 ，F ＝12.8×0.42＝5.3762m
⑵ 44
'344
21001001275+273600+273 =2 5.376-=547083.3100100T T Q F kcal h ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⨯⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣
⎦气隔
⑶ 经常关闭的均热锻炉门的人损失
本段中有六个经常关闭的炉门，炉门尺寸 2
600
4000.24
m m m ⨯=, 121000,250,10.7
0.60.000556250.944t C t C kcal
m h C
λ==Φ==+⨯=⋅⋅粘或
代入公式中，
加热炉控制系统课程设计
第1章加热炉控制系统 1.1加热炉控制系统工程背景及说明 加热炉自动控制（automatic control of reheating furnace），是对加热炉的出口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制。早期加热炉的自动控制仅限控制出口温度，方法是调节燃料进口的流量。现代化大型加热炉自动控制的目标是进一步提高加热炉燃烧效率，减少热量损失。为了保证安全生产，在生产线中增加了安全联锁保护系统。 影响加热炉出口温度的干扰因素很多，炉子的动态响应一般都比较迟缓，因此加热炉温度控制系统多选择串级和前馈控制方案。根据干扰施加点位置的不同，可组成多参数的串级控制。使用气体燃料时，可以采用浮动阀代替串级控制中的副调节器，还可以预先克服燃料气的压力波动对出口温度的影响。这种方案比较简单，在炼油厂中应用广泛。 这种控制的主要目的是在工艺允许的条件下尽量降低过剩空气量，保证加热炉高效率燃烧。简单的控制方案是通过测量烟道气中的含氧量，组成含氧量控制系统,或设计燃料量和空气量比值调节系统,再利用含氧量信号修正比值系数。含氧量控制系统能否正常运行的关键在于检测仪表和执行机构两部分。现代工业中都趋向于用氧化锆测氧技术检测烟道气中的含氧量。应用时需要注意测量点的选择、参比气体流量和锆管温度控制等问题。加热炉燃烧控制系统中的执行机构特性往往都较差，影响系统的稳定性。一般通过引入阻尼滞后或增加非线性环节来改善控制品质。 在加热炉燃烧过程中，若工艺介质流量过低或中断烧嘴火焰熄灭和燃料管道压力过低,都会导致回火事故，而当燃料管道压力过高时又会造成脱火事故。为了防止事故，设计了联锁保护系统防止回火和温度压力选择性控制系统防止脱火。联锁保护系统由压力调节器、温度调节器、流量变送器、火焰检测器、低选器等部分组成。当燃料管道压力高于规定的极限时，压力调节系统通过低选器取代正常工作的温度调节系统，此时出料温度无控制，自行浮动。压力调节系统投入运行保证燃料管道压力不超过规定上限。当管道压力恢复正常时，温度调节系统通过低选器投入正常运行，出料温度重新受到控制。当进料流量和燃料流量低于允许下限或火焰熄灭时，便会发出双位信号，控制电磁阀切断燃料气供给量以防回火。 随着节能技术不断发展，加热炉节能控制系统正日趋完善。以燃烧过程数学模型为依据建立的最佳燃烧过程计算机控制方案已进入实用阶段。例如，按燃烧过程稳态数学模型组成的微机控制系统已开始在炼油厂成功使用。有时利用计算机实现约束控制，使加热炉经常维持在约束条件边界附近工作，以保证最佳燃烧。 1
课程设计--步进式加热炉炉温控制
第一章：步进式加热炉简介 一、步进式加热炉工艺流程 ⒈步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉 步进式加热炉是一种靠炉底或水 冷金属梁的上升、前进、下降、后退的 动作把料坯一步一步地移送前进的连 续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者 有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式 炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热 炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁 式炉可对料坯实现上下双面加热。 ⑵步进式加热炉特点 和推送式连续加热炉相比，步进 式加热炉具有以下优点： 1.可以加热各种形状相比的料坯，特别 适合推送式炉不便加热的大板坯和异 型坯。 2.生产能力大，炉底强度可以达到 800-100kg/m2 h,与推送式炉相比，加热 等量的料坯，炉子长度可以缩短10%-15%。 3.炉子长度不受推送比的限制，不会产生拱料、粘连现象。 4.炉子的灵活性大，在炉长不变的情况下，通过改变料坯之间的距离，就可以改变炉内料块的数目，适应产量变化的需要。而且步进周期也是可调的，如果加大每一周期前进的步距，就意味着料坯在炉内的时间缩短，从而可以适应不同金属加热要求。 5.单面加热的步进式炉没有水管黑印，不需要均热床。两面加热的情况比较复杂，对黑印的影响要看水管绝热良好与否而定。 6.由于坯料不在炉底滑道上滑动，料坯的下面不会有划痕。推送式炉由于推力震动，使滑道及绝热材料经常损坏，而步进式炉不需要这些维修费用。 7.轧机故障或停轧时，能踏步或将物料退出炉膛，以免料坯长期停留炉内造成氧化和脱碳。 8.可以准确计算和控制加热时间，便于实现过程自动化。 (3)步进式加热炉存在的缺点： 和同样生产能力的推送式炉相比，造价高15%-20%；其次步进式炉（两面加热的）炉底支撑水管较多，水耗量和热耗量超过同样生产能力的推送式炉。经数据表明，在同样小时产量下，步进式炉的热耗量比推送式炉高160KJ。 ⒉步进式加热炉的结构 ⑴步进式加热炉结构图
加热反应炉课程设计
机电工程学院 《电气工程与PLC工程应用课程设计》 说明书 课题名称：加热反应炉的PLC控制 学生姓名：学号： 专业：机械电子工程班级：11机电 成绩：指导教师签字： 2013年12月21日
目录 1 设计题目及其要求..................................................................................... 错误！未定义书签。 2 系统原理及选材 (3) 3 设计 (7) 3.1IO口分配 (7) 3.2控制流程图 (8) 3. 3.PLC的IO口连线 (9) 3. 4 梯形图 (10) 4总结 (11)
设计题目及其要求 加热反应炉的PLC控制 一、概述 加热反应炉结构如图所示，反应炉的工艺过程如下： DZ 1．送料控制 ①检测下液面SQ2、炉内温度ST、炉内压力SP是否都小于给定值(整定值均为逻辑量)。 ②若是小于给定值，则开启排气阀QVl和进料阀QV2。 ③当液位上升到上液面SQl时，应关闭排气阀QVl和进料阀QV2。 ④延时20s，开启氮气阀QV3，氮气进人反应炉，炉内压力上升。 ⑤当压力上升到给定值时，即SP=“1”时，关闭氮气阀。 2．加热反应控制
①交流接触器KM带电，接通加热炉发热器EH的电源。 ②当温度升高到给定值时(ST：“1”)，切断加热器电源，交流接触器KM失电o ③延时10min加热过程结束。 3．泄放控制 ①打开排气阀，使炉内压力降到预定的最低值(SP：“0”)。 ②打开泄气阀，当炉内溶液降到下液面(SQ2=“0”)时，关闭泄放阀和排气阀。系统恢复到原始状态，准备进入下一循环。 二、设计任务和要求 1．根据上述加热反应炉加热工艺过程，编制PLC控制程序，并画出I／0电气接口图。 2．调试程序，模拟运行。 三、设计方案提示 1．I／0地址 输入输出 I0.0：启动开关Q0.0：PLC运行指示 I0.1：停止开关Q0.1：排气阀QVl I0.2：上液面传感器SQl Q0.2：进料阀QV2 I0.3：下液面传感器SQ2 Q0.3：氮气阀QV3 I0.4：压力传感器SP Q0.4：泄放阀QV4 I0.5：温度传感器ST Q0.5：控制加热装置EH的接触器KM 2．方案提示 ①本题可以用并行分支与汇合程序实现该控制。 ②可用基本指令、定时器指令组合起来实现控制。 说明：这里的SQ即BG
加热炉设计毕业设计
加热炉设计毕业设计 摘要: 本毕业设计旨在设计并制作一个加热炉，用于加热金属材料。该加热 炉采用能源高效的电加热方式，具有瞬时加热和温度控制功能。设计包括 电路设计、结构设计和控制系统设计。通过实验验证了该加热炉的性能和 效果。 关键词:加热炉、电加热、温度控制、结构设计、性能验证 1.引言 加热炉是一种常见的工业设备，用于加热各种材料。它在金属加工、 玻璃制造、陶瓷制品生产等领域广泛应用。传统的加热炉通常使用燃气或 燃油作为能源，效率低下。而电加热炉由于其能源高效、可控性好的特点，越来越受到人们的关注。 2.设计目标 本设计的目标是制作一个电加热炉，实现金属材料的快速加热和温度 控制。具体目标包括: (1)设计一个高效的加热电路，能够提供足够的功率; (2)设计一个合适的结构，能够容纳不同尺寸的材料; (3)设计一个稳定可靠的控制系统，能够精确控制温度。 3.电路设计
电路设计是电加热炉设计的核心。根据加热材料的不同需求，选择合 适的加热元件。本设计采用了电阻丝作为加热元件，通过调整电阻丝的长 度和布局位置，控制不同区域的加热功率。 电路控制部分采用了微控制器进行控制，通过PWM调整电源输出的占 空比控制加热功率。通过传感器测量温度，将测得的温度与设定温度进行 比较，调整PWM占空比，实现温度的闭环控制。 4.结构设计 为了适应不同尺寸的加热材料，设计了一个可调节的结构。该结构由 固定底座和可上下移动的夹具组成，夹具通过滑轨与底座连接，可以根据 材料尺寸的不同进行调整。 5.控制系统设计 控制系统设计包括硬件设计和软件设计两个部分。硬件设计主要是选 择合适的传感器、微控制器和开关电源。软件设计主要是编写控制程序， 实现温度控制、显示和参数设定等功能。 6.实验与验证 为了验证设计的加热炉的性能和效果，进行了一系列实验。通过测量 不同材料在不同温度下的加热速度和温度控制的精度，对设计进行了评估。 7.结论 本设计成功制作了一个加热炉，实现了金属材料的快速加热和温度控制。通过实验验证了该加热炉的性能和效果。在实际应用中，可以根据需 要对加热炉进行进一步优化和改进。
推钢式连续加热炉设计张青
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内蒙古科技大学 推钢式连续加热炉课程设计说明书 学号：0862126407 姓名：张青 班级：热动08-4班 指导老师：魏祥瑞 目录 一、设计内容 (3) 二、设计资料和参数 (3) 三、加热炉炉型选择 (3) 四、设计计算 (4) （一）燃料燃烧计算 (4) （二）钢坯加热时间的计算 (5) 2.1预热段加热时间的计算 (5) 2.2加热段加热时间计算 (8) 2.3均热段加热时间计算 (10) （三）炉子尺寸的决定与有关的几个指标 (10)
（四）炉子热平衡与燃料消耗量 (12) 4.1均热段的热平衡 (12) 4.2加热段的热平衡 (16) 4.3预热段的热平衡 (18) 设计心得…………………………………………………………………………………… 21 六、参考文献…………………………………………………………………………………… 22 一、设计内容 1.选择合理的炉型结构； 2.燃料燃烧计算，包括理论空气需要量、实际空气需要量、燃烧产物量，理论燃烧温度的温度等； 3.钢坯加热时间计算，分为三个计算段，分别进行计算； 4.炉子基本尺寸的确定，包括炉膛宽度、炉膛高度、炉体长度、各段长度的确定等； 5.热平衡计算及燃料消耗量的确定； 6.撰写设计说明说； 7.画加热炉的构造图。 二、设计资料和参数 1.加热炉为推钢式连续加热炉；
(完整word版)电加热炉温度微机控制系统课设
课程设计说明书No 1 沈阳大学
沈阳大学
1 系统设计及其工作原理 1.1设计内容 用微型计算机设计一个电热炉温度控制系统对一个空间进行温度控制。在室内安装六个测温点，测温范围在0℃到1000℃，超过1000℃或低于0℃进行越限报警。 1.2系统工作原理 整个加热炉的温度控制系统采用典型的反馈是闭环设计，系统框图如图1所示： 图1 电加热炉温度微机控制系统框图 数字控制器的功能采用80C51实现，执行器的作用由可控硅实现，温度有采样由热电偶实现，温度的测量采用变送器实现。 炉温控制的基本原理是：改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压可在0—14v内变化。温温度传感器是通过一只热敏电阻及其放大电路组成，温度越高其输出电压越小。外部LED灯显示的数字表示检测的温度。如果超过1000℃或低于0℃进行越限报警。 2系统硬件的设计 本电加热炉温度微机控制系统结构主要由单片机控制器、A/D转换器、可控硅输出部分、热电偶传感器、温度变送器以及被控对象组成。如图2 沈阳大学
图2 电加热炉温度微机控制系统框图 本系统采用80C51最为该控制系统的核心，实现对温度的采集，检测和控制。单片机控制A/D转换器，接收由A/D转换器转换得到的二进制温度数据，并对其进行数字滤波，标度变换和显示。并与最大温度和最小温度作对比，如果大于最大温度或小于最小温度，就进行报警。如果在0~1000v，则对炉温进行控制。 2.1电源部分的设计 本系统所需电源有220V交流电、直流5V电压和低压交流电，故需要变压器、整流装置和稳压芯片等组成电源电路。电源变压器是将交流电网220V 的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有+-10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后,还需要接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。整流装置采用二极管桥式整流，稳压芯片采用78L05,配合电容将电压稳定在5V，供控制电路、测量电路和驱动执行电路中弱电部分使用。除此之外，220V交流电还是加热电阻两端的电压，通过控制双向可控硅的导通与截止来控制加热电阻的功率。低压交流电即变压器二次侧的电压，通过过零检测电路检测交流电的过零点，送入单片机后，由控制程序决定双向可 沈阳大学
过程控制课程设计-加热炉炉温控制系统设计
内蒙古科技大学 过程控制课程设计说明书 题目：加热炉炉温控制系统设计 学生姓名： 学号： 专业：测控技术与仪器 班级：2012-1 指导教师： 2016年 9 月 8 日
目录 第一章加热炉概述 (3) 1.2加热炉自动控制发展与现状 (3) 第二章控制方案论证 (4) 2.1加热炉控制影响因素及基本要求 (4) 2.2 系统控制方案选择 (5) 2.3系统控制参数确定 (5) 2.3.1 被控参数选择 (5) 2.3.2 控制参数选择 (6) 第三章加热炉控制基本原理及系统设计 (6) 3.1炉温控制基本原理 (6) 3.2加热温度控制系统总体结构图 (7) 3.3加热炉温度单回路反馈控制系统结构框图 (7) 3.4加热炉串级控制系统 (8) 3.5 控制仪表的选型及配置 (9) 3.5.1测温元件 (9) 3.5.2一体化温度变送器 (9) 3.5.3 DX2000型无纸记录仪: (9) 3.5.4 调节器 (10) 3.5.5执行器选型 (11) 3.5.6 电/气阀门定位器ZPD-01 (12) 3.5.7安全栅 (12) 3.5.8 配电器 (12) 3.5.9 薄膜气动调节阀ZMBS-16K (13) 第四章设计总结 (14) 参考文献
引言 目前在我国钢铁冶金行业中，能源问题日益严峻以及企业面临越来越激烈的市场竞争，节能增效就显得尤为重要。这就需要对钢铁冶金行业中的主要耗能设备——加热炉的运行状态进行及时和准确的分析并进行优化，以提高加热炉的运行效率，达到节能降耗的目的。近年来，随着自动化程度的不断提高，轧钢加热炉燃烧控制已实现串级控制。 加热炉的主要技术经济指标为加热温度和能耗两项。轧钢加热炉控制质量的好坏直接关系到经济效益,特别是炉温控制对杜绝粘钢现象,提高加热炉寿命,降低钢坯烧损、提高成材率、节能降耗、减少环境污染等具有重要意义。 因此，本设计先根据加热炉结构特点设计控制系统，并介绍和比较其它相关的控制系统，选定了加热炉燃料流量控制系统，并阐述了PID控制思想应用于加热炉燃烧过程控制的情况和特点。 这次设计说明书是在老师的精心指导下，参阅大量相关资料完成的。由于我的知识不够，经验不足，设计中一定还存在许多缺点，乃至错误之处，请各位老师批评指正。
(完整版)加热炉设计毕业设计
毕业设计（论文） 说 明 书 课题名称：加热炉设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： - 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日
过程控制课程设计-加热炉出口温度控制系统的设计
二○一三～二○一四学年第一学期信息科学与工程学院 课程设计报告书 课程名称：过程控制与集散系统课程设计班级：自动化2010级4班 学号： 2 姓名：肖翔 指导教师：万恒 二○一三年十一月
一．设计题目和设计要求； 设计题目：加热炉出口温度控制系统的设计 图１所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。 被加热物料 图1 加热炉出口温度系统 但是，由于炉子时间常数大，而且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足工艺对炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。 设计要求： 1.绘制加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图。 2.以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度的副变量，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统，要求绘制该串级控制系统结构图。 3.假设主对象的传递函数为0140()(1)(2) G s s s =++，副对象的传递函数为02()(1)G s s =+40，主、副控制器的传递函数分别为s K s G c c 21)(11+=，22)(c c K s G =，1)()(21==s G s G m m ，请确定主、副控制器的参数（要求写出详细的参数估算过程）。 4.利用simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，分别给出系统输出 响应曲线。
二．设计任务分析（包括系统建模、控制方案）； 单回路反馈控制系统（温度）： 单回路反馈控制系统结构框图 管式加热炉的控制目标是保证原料的出口温度达到设定值并维持在工艺要求范围内。在加热炉工作的过程中，原料出口温度To受进入管式加热炉原料的初始温度和进入流量，燃料的流量和燃烧值的影响。其中，原料的流量和燃料的流量是影响原料出口温度的主要因素。在原料流量一定的情况下，在燃料的入口处安装一个调节阀，控制进入管式加热炉的燃料流量，调节阀的开度大小由原料出口温度值控制，构成管式加热炉出口温度单回路反馈控制系统。该控制方案简单，实现方便，但是在实际应用过程中，控制效果很差，达不到工艺要求。主要原因是加热炉内管有数百米长，离出口较远，且热容较大，是一个典型的一阶加纯滞后过程。 单回路反馈控制系统（流量）： 针对上述问题，为了及时检测到燃料流量的变化，采用管式加热炉出口温度间接控制方案，选择燃料流量作为副被控量，通过操纵燃料流量控制出口温度。但是，控制系统对温度不能控制，当负荷发生自扰时，进料出口温度将发生变化，流量单回路控制系统无法保证温度恒定。 串级控制系统： 通过以上分析，上述两种单回路控制系统的控制效果较差，很难达到满意的效果。因此采用串级控制系统，加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度为副变量，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统。
过程控制课程设计--燃油加热炉温度控制系统
《过程控制》课程设计 题目: 燃油加热炉温度控制系统班级： 学号： 姓名： 同组人员： 任课教师：** 完成时间：2013年10月30日
目录 一、设计任务及要求----------------------------------------------------------------------3 二、被控对数学模型建模及对象特性分析------------------------------------------3 2.1对象数学模型的计算及仿真验证--------------------------------------------3 2.2对象特性分析--------------------------------------------------------------------5 三、控制系统设计-------------------------------------------------------------------------5 3.1 基本控制方案--------------------------------------------------------------------5 3.2 控制仪表选型--------------------------------------------------------------------9 3.3 参数整定计算-------------------------------------------------------------------10 3.4 控制系统MATLAB仿真-----------------------------------------------------10 3.5 仿真结果分析-------------------------------------------------------------------11 四、设计总结------------------------------------------------------------------------------12
PLC加热炉反应控制课程设计
目录 引言 (1) 第一章概述 (1) 1.1设计目的与意义 (1) 1.2研究的内容 (1) 第二章设计要求 (2) 2.1 课程要求 (2) 第三章设计方案 (3) 3.1 I／0地址 (3) 3.2设备选择 (3) 3.3对象和范围的确定 (3) 3.4电路设计 (3) 3.5系统硬件图设计 (3) 3.6 控制系统的软件设计 (3) 第四章加热反应炉控制系统的抗干扰措施 (4) 4.1采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰 (4) 4.2正确选择电缆的和实施敷设 (4) 4.3 硬件滤波及软件抗干扰措施 (4) 4.4 正确选择接地点，完善接地系统 (4) 第五章总结 (4) 参考文献 (4) 1
引言：加热反应炉的PLC控制，用于实现温度的控制，其炉内的真空度的控制，与其内部液面高度的控制。 关键词：PLC设计加热反应炉监控 第一章.概述 1.1 设计目的与意义 加热反应炉作为工业生产中的重要设备，在以前通常采用工人手工控制的方法进行控制，它作为一项要求精细的工作，常常会由于工人的经验不足以及其他的因素，而常常会造成产品质量不稳定甚至出现次品的问题，而造成原料的浪费，最终会给企业带来经济损失. 而当PLC技术的出现,其所具有的可靠性高、功能强、控制灵活等特点，使成为目前工业现场环境的首选控制装置。使用PLC来控制系统能有效的提高生产的安全性，大大降低了事故的发生率，并能提高生产效率，使原材料的使用率达到最大。而其发展趋势表明从长远来看，用PLC进行控制能大大的节约企业的成本。 1.2研究的内容 本课题主要研究通过可编程控制器对加热反应炉工作过程的控制，通过使用LPC软件，并结合现场的通用I / O 设备（传感器和板卡），对加热反应炉进行进料和排料、进气和排气、加热等自动控制，主要分为三个阶段送料控制，加热反应控制和泄放控制. 1
电磁加热炉课程设计报告
摘要 供暖问题使人们尤为关注的问题，尤其在中国的北方，显得更加重要。本次设计主要研究由单片机和电磁电路构成的电磁加热装置，实现对水温的控制。由于我国北方农村大量使用土暖气，不仅污染环境而且煤的利用率低等问题，浴池中也存在煤的利用率低的问题和锅炉离不开人、而增加成本的问题。使用该装置就可以解决上述问题，符合国家号召的“低碳生活”。该加热装置与普通的锅炉加热设备相比，有廉价、加热速度快、节能环保的特点。用单片机控制加热装置可实现温度可以自设定、开机时间自设定。实现了室内温度控制的自动化。与其他装置相比，单片机控制作为控制器可以是装置更加廉价而且智能。 关键词 供暖单片机电磁加热装置智能 Abstract The issues of the heating is concerned, especially in the north of China, appear more important. This design research by single-chip microcomputer and electromagnetic circuit consists of the electromagnetic heating device, to realize to control the temperature of water. Because most of our countries in the north use TuNuanQis, not only pollute the environment and reduce the utilization of coal , but also are existed in the boilers inseparable from the people and increase the cost. Use this device can solve the problems above, according with a country called for "the low carbon life". Compared with ordinary boiler heating equipments , this heating device is cheaper, more heating speed, the characteristics of energy saving and environmental protection. With single-chip microcomputer control heating device can realize temperature can be set, boot time since the setting. Realizing to control the temperature in automation indoor. Compared with other devices, SCM control as a controller can is the device cheaper and intelligence. Key words :heating single-chip microcomputer electromagnetic heating device intelligence
冶金热工基础推钢式加热炉课程设计
目录 前言 (2) 设计任务书 (4) 内容摘要 (5) 第一部分: 推钢式加热炉的概述 一、加热炉的应用及其优越性 (7) 二、推钢式加热炉的分类…………………………………… 三、推钢式加热炉的工作原理及工艺 (10) 四、推钢式加热炉的主要结构 (11) 五、联想近几年我国轧制技术的发展 (12) 第二部分: 推钢式加热炉的相关计算 一、炉膛内的辐射的计算…………………………………… 二、炉子的基本尺寸的设计及相关计算…………………… 三、金属加热的计算………………………………………… 四、燃料燃烧的相关计算…………………………………… 五、炉子热平衡的计算……………………………………… 第三部分: 换热器设计………………………………………… 一、换热器的介绍………………………………………… 二、换热器设计计算……………………………………… 第四部分：主要参考文献及附表……………………………… 第五部分: 总结…………………………………………………
前言 本学期我们进行了冶金本专业的一些设计，特别是在我们的冶金热工基础，也有一门设计，这无疑让我们学习了一些在我们的课堂上学不到的知识，这让我们很高兴。时间虽不是那么长，只有两个星期的时间，但是这两个星期却对我们的学习有了很大的帮助，让我们认识到学习是从一步一步开始的，没有一个很好的基础，是不可能把我们想要的东西得到的。以下是我的个人学习和设计的全部内容。 加热炉是我们冶金行业里的一个不能少的机械设备，所以我们这次的主要设计就是设计加热炉。通过设计可以使我们初步掌握炉子设计的步骤、原则与方法，并进而了解一般工业炉设计的基本规律，可以使我们将各专业知识进行综合应用的能力，理论联系实际、解决实际问题的能力，读图、制图及查阅资料的能力得到锻炼并加以提高。在国民经济的很多生产部门中，工业炉作为一个重要设备而存在，要使炉子达到优质高产、低耗的要求，有一个合理的炉体结构是必不可少的条件之一；工业炉是工业原材料的冶炼、加工或成员的精制过程中，为实现预期的物理变化或化学变化所需要的加热装置。因此，对于我们这些将来有可能成为一个热工工作者的学生来说，应具备有设计先进、结构完善的工业炉的能力。 工业炉设计的一般程序是：初步设计；技术设计；施工设计。炉子的初步设计是按提出的任务，初步选定炉子的结构，热源和各种重要辅助装置及其在炉子上的布置等。在综合考虑炉子的技术经济指标和生产规模及特点的基础上，确定炉子应采用的机械化和自动化程度。炉子的技术设计是在初步设计的基础上，作全面的热工计算和炉体总图的绘制，以及某些重要辅助装置
加热炉推料机课程设计
机械设计课程设计 设计者： 班级： 学号： 指导老师：
1总体设计 1、传动方案的拟定 （1）原动机的选择 设计要求：动力源为三相交流电380/22ov，所以选择电动机 （2）传动装置选择 A、减速器 电动机输出转速比较高，而且输出不稳定，同时在运转故障或者严重过载时，可能烧坏电动机，所以一定要有过载保护装置。 可选用：带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆涡轮 链传动与齿轮传动虽然传动效率高，但是会引起一定的震动，而且缓冲减震能力差，也没有过载保护。 带传动平稳性号，噪音小，有缓冲减震和过载保护能力，精度要求不高，制造、安装、维护都比较方便，成本也较低，但是传动效率较低，传 动比不恒定，寿命短。 蜗杆传动虽然效率较低，没有缓冲减震和过载保护能力，制造要求精度高，但是比较符合设计需要，而且现实中都是用涡轮，所以我也选用 涡轮传动。 B、传动机构 连杆机构可以选择有对心曲柄滑块机构、正切和多杆机构。根据设计要求，工作机应该带动推料机，且结构应该尽量简单，所以选择六杆 机构。如下图 滑块运动行程H(mm) 250 滑块运动频率n(次/min) 60 滑块工作行程最大压力角 30 机构行程速比系数K 1.5 构件DC长度(mm) 380 构件CE长度(mm) 150
2、六连杆的设计计算（上期是乱算的）（传动方案） （a）图是机构的运动简图示意图，现将其分解为曲柄摇杆机构（b）和滑块机构（c）来计算 已知CD=380、CE=150、F左右移动距离为60，根据查资料假设AB=130、BC=220、AD=320、DE=530，现在求EF长度？ 对于（b） cos∠C2AD=AC2²+AD²−C2² 2∗AC2∗AD =90²+360²−320² 2∗90∗360 ∠C2AD=57° cos∠AC2D=AC2²+C2D²−AD² 2∗AC2∗AD =90²+320²−360²2∗220∗140 ∠AC2D=107°则∠ADC2=30°
加热炉温度监测课设
辽宁工业大学 单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：加热炉温度监测仪设计 院（系）：电气工程学院 专业班级：测控091 学号： 090301014 学生姓名：陈新儒 指导教师： 起止时间：2012.06.18-2012.06.29
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：Array 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 本文主要从硬件和软件两方面介绍了如何运用51单片机设计加热炉的温度控制系统，说明了怎么实现对加热炉温度的控制，并对硬件原理图和程序流程图作了简洁的描述。还介绍了在加热炉温度控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节,该系统主要以AT89S51单片机为核心,由 LED显示电路，温度检测电路,模/数转换电路,指示电路组成。 但用AT89S51单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行了实时采集与检测。本设计介绍的单片机温度自动控制系统的主要内容包括：系统方案、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、软件设计、系统调试及主要技术性能参数。 关键词：单片机；温度传感器；温度检测
目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (2) 2.1概述 (2) 2.2系统组成总体结构 (2) 第3章硬件设计 (3) 3.1单片机最小系统设计 (4) 3.2微处理器及温度检测设计 (5) 3.3看门狗及温度显示设计 (8) 第4章软件设计 (11) 4.1程序的总体设计 (11) 4.2显示子程序设计 (13) 第5章系统测试与分析/实验数据及分析 (115) 第6章课程设计总结 (16) 参考文献 (17) 附录Ⅰ (18) 附录Ⅱ (19)