真空電阻爐的冷卻形式有兩種: 隨爐冷卻和強(qiáng) 制冷卻。前者冷速較慢,對(duì)生產(chǎn)效率影響較大,用于 特定的場(chǎng)合; 后者是充入惰性氣體后,通過(guò)風(fēng)機(jī)換熱 器等組成的氣冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),用于提高生產(chǎn)效率,應(yīng)用 范圍較廣。特別對(duì)于氣淬爐而言,設(shè)備的冷卻速度 決定了設(shè)備的使用性能.冷卻過(guò)程需要進(jìn)行的熱交換總量包括工件釋放 部分和隔熱層蓄熱部分。前者屬于有效載荷部分, 是無(wú)法改變的; 后者屬于附加部分,是可以在設(shè)計(jì)中 調(diào)整的。這也是在加熱室隔熱層設(shè)計(jì)過(guò)程中需要去 綜合衡量的,太厚的蓄熱層不僅增加加熱過(guò)程中的 能耗,更重要的是會(huì)增加冷卻時(shí)的負(fù)荷。
冷卻時(shí)電能的消耗主要來(lái)自冷卻風(fēng)機(jī),根據(jù)不同 工況合理的配置風(fēng)機(jī)功率,是該環(huán)節(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵。對(duì)于退火爐這樣的工況,對(duì)冷卻速度要求較低, 應(yīng)配置小功率的風(fēng)機(jī)。由于功率小,對(duì)設(shè)備的總能耗 影響也較小。而對(duì)于氣淬爐這種依靠強(qiáng)大的冷卻系 統(tǒng),達(dá)到速冷效果的設(shè)備而言,風(fēng)機(jī)配置必須合理。 風(fēng)機(jī)工作時(shí)有流量和全壓兩個(gè)參數(shù),風(fēng)機(jī)功率 與風(fēng)量和全壓均成正比。當(dāng)功率一定時(shí),增加風(fēng) 量,就必須減小全壓; 增加全壓,就必須減小風(fēng)量。 此外,風(fēng)機(jī)功率還與另一個(gè)參數(shù)有關(guān)—氣體密度,氣體密度與全壓成正比關(guān)系,因此,它與功率也成正比 關(guān)系。在風(fēng)機(jī)工作中,全壓是用于克服風(fēng)道阻力,保 證循環(huán)得以完成的; 流量則是實(shí)際作用于工件,進(jìn)行 冷卻的。根據(jù)不同工況選擇適合的冷卻風(fēng)機(jī)是需要 設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)考慮的。
真空電阻爐設(shè)計(jì)中,在保證有效裝料空間的條 件下,采用盡可能小的加熱室的外表面積,這也可以 減少熱損失。在溫度固定的條件下,從加熱室外壁 損失的熱能與外壁面積成正比,減少該面積可減少 熱損耗。當(dāng)然,這不能以犧牲有效空間為代價(jià)。 在保證功能的前提下,采用緊湊型設(shè)計(jì),縮小爐 內(nèi)部件尺寸,進(jìn)而縮小爐體尺寸,可降低抽真空的能 耗。較小的真空室抽到需要的真空度用時(shí)更短,或 可以采用較小的真空機(jī)組。此外,較小的真空室在 同等壓力下,可節(jié)省惰性氣體的用量。對(duì)于同樣長(zhǎng) 度的圓筒形真空室,直徑減小 100 mm,容 積 減 小 10% ~ 20% ,相當(dāng)于抽真空的負(fù)荷和惰性氣體用量 減少了 10% ~ 20% 。 在需要連續(xù)作業(yè)的情況下,采用加熱室和冷卻 室分開(kāi)的雙室結(jié)構(gòu)。工件加熱完成后,通過(guò)爐內(nèi)機(jī) 構(gòu)從加熱室轉(zhuǎn)移到冷卻室進(jìn)行冷卻。冷卻系統(tǒng)減少 了加熱室隔熱層蓄熱部分的冷卻負(fù)荷,并且冷卻室 的風(fēng)道較短,阻力小,冷卻能耗可大幅降低。同時(shí), 加熱室的蓄熱還可用于下一爐次,減少下一爐加熱 的電能消耗。因此,雙室爐或可實(shí)現(xiàn)半連續(xù)、連續(xù)生 產(chǎn)的多室爐,能效非常高,是值得推廣應(yīng)用的。
在真空電阻爐設(shè)計(jì)中,制定技術(shù)方案要符合實(shí) 際工況要求,避免不經(jīng)計(jì)算的盲目跟風(fēng),避免通過(guò)簡(jiǎn) 單提高配置來(lái)?yè)Q取所謂的競(jìng)爭(zhēng)力的思想。將節(jié)能意 識(shí)、成本意識(shí)貫穿于我們的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中,落實(shí)到設(shè) 計(jì)工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)合理的真空系統(tǒng)配置,選 擇適合的隔熱層結(jié)構(gòu),采取一些熱屏蔽措施,選配合 理的風(fēng)機(jī)參數(shù),對(duì)爐內(nèi)部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)等等舉措, 對(duì)降低設(shè)備的整體能耗都會(huì)有所貢獻(xiàn)。當(dāng)每個(gè)環(huán) 節(jié),每個(gè)舉措的節(jié)能效果都發(fā)揮出來(lái)的時(shí)候,我們會(huì) 發(fā)現(xiàn)設(shè)備的整體能效水平會(huì)有明顯的提升。此外, 能效較高的多室爐值得相關(guān)的科技工作者和生產(chǎn)企 業(yè)去研制開(kāi)發(fā)、推廣應(yīng)用。