加热保温环节

1. 2. 1 能耗分析

加热保温是真空电阻炉最主要的工作过程,也是电能消耗最大的环节,占据设备总能耗的75% ~90% 。这部分能耗包含三部分: 被工件吸收部分、隔热材料蓄热部分、透过隔热材料损失部分。被工件吸收的这部分能耗属于有效能耗,其余两部分能耗则属于损耗,降低这两部分的能耗就降低了设备的总能耗,同时设备的能效就有所提高。有效能耗部分只需要通过工件质量、材料比热、温升值几个参数,就很容易计算出来。隔热材料蓄热部分与隔热材料的材质、厚度、重量有关,因此隔热材料需要选择比热小、隔热效率高、轻质的材料。目前在真空电阻炉的设计上,常用的隔热材料有: 硅酸铝纤维毡、软质石墨毡、成形石墨硬毡、金属反射屏等几种。各种隔热材料均有各自的特点和优势:硅酸铝纤维毡隔热效果好,但吸附气体量大,使得真空炉呈现微氧化气氛; 石墨软毡隔热效果适中,但会使得真空炉呈微渗碳气氛; 石墨硬毡隔热效果好,也会使得真空炉呈微渗碳气氛; 金属隔热屏蓄热最小,炉内真空气氛最优[5]屠恒悦.真空钎焊技术的应用[J].金属热处理,1998,23(5):21-22." style="padding: 0px; margin: 0px 2px; color: rgb(47, 139, 214); cursor: pointer; outline: none;">[5],但隔热效果略差,且结构相对复杂。隔热材料的种类和用量,需要根据真空炉的用途、工件材料、炉温等几方面进行选择。较厚的隔热层隔热效果好,但蓄热量也大,气体吸附较多,真空系统的负荷也大; 较薄的隔热层蓄热少,气体吸附量少,但热透率会增加,这方面的热损耗会增加。这就涉及到真空炉能耗的另一方面—透过隔热材料的热损耗。透过隔热材料的热损耗也包括两部分: 隔热层外表面散发的部分和从隔热层开孔处损失的部分。前者与隔热层外表面面积和外表面温度有关,后者则和加热室结构有关。选择适合的隔热层厚度或金属屏层数,即保证隔热效果,又减少蓄热这是一对矛盾,设计者需要兼顾两方面进行选择。