高溫電加熱過程模擬分析.pdf

1、工業電爐是普遍使用的加熱設備，對其進行優化設計的研究具有重要意義。本文對電阻爐核心加熱元件的傳熱特性進行了較細致的模擬計算和分析，具體研究工作有以下幾個方面： 1.對電加熱體材料的研究 本文從電熱體結構、尺寸、表面溫度三個方面對電加熱體進行研究，得出圓管狀的電熱體的內外溫度分布比較均勻。當電熱體的直徑D>5cm時，棒狀及方棒電加熱體的內外溫差比較高，而管狀電加熱體則相對比較低。電加熱體外表面溫度對電加熱體的影響也比較明顯

2、，半徑一定時，溫差與電熱體外表面溫度近似成平方關系，當外表面溫度一定時，電加熱體溫差隨著半徑的增大而升高。 2.高溫電加熱條件下，對于含有大分子碳化硅雜質顆粒的石墨電加熱材料進行三維穩態模擬，得知電流對碳化硅顆粒與石墨電加熱體之間的溫差影響最大，當電流密度達到20A/mm2時，溫差達到35℃。而且，碳化硅顆粒的存在，也使石墨體的溫度升高，碳化硅顆粒粒度越大，石墨體內部升溫越高。 3.研究了非穩態情況下各種電加熱元件的傳熱

3、特性 對于管狀電熱元件，內部絕熱材料的壓緊對應著密度的變化，它對電熱體升溫及內部溫度分布都有很大的影響，壓緊的絕熱材料比未壓緊的升溫快而且內部溫差較低。對于J GQ型電加熱元件，在壓緊的狀態下加熱元件外表面達到70℃所用的時間明顯少于未壓緊狀態下所用的時間。另外，在未壓緊時加熱元件內部的溫度明顯高于壓緊情況下的溫度對于石墨電熱體。研究了石墨體非穩態電加熱升溫過程中，電加熱體的升溫速率與石墨體的密度有直接關系，根據模擬得知在電加熱

4、過程中石墨體溫度分布均勻，因此反推出升溫速率與電熱體密度的關系，當密度較小時計算結果與模擬結果相吻合。對于有裂紋存在的棒狀及管狀石墨電熱體，裂紋的存在對石墨電加熱體升溫過程中的影響非常嚴重，由于裂紋的存在，棒狀石墨電熱體升溫速率下降，對于10mm的棒狀電加熱體，對于直徑為10mm的棒狀電加熱體，無裂紋時，1s鐘后的溫度為524.95℃，而有裂紋時的最高溫度才為434.587℃，并且溫度的最高點和最低點都集中在裂縫附近，這就會在裂縫處產生