內熱式真空電阻爐的能耗分析

真空電阻爐的冷卻形式有兩種: 隨爐冷卻和強 制冷卻。前者冷速較慢，對生產效率影響較大，用于 特定的場合; 后者是充入惰性氣體后，通過風機換熱 器等組成的氣冷系統實現，用于提高生產效率，應用 范圍較廣。特別對于氣淬爐而言，設備的冷卻速度 決定了設備的使用性能.冷卻過程需要進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， 是無法改變的; 后者屬于附加部分，是可以在設計中 調整的。這也是在加熱室隔熱層設計過程中需要去 綜合衡量的，太厚的蓄熱層不僅增加加熱過程中的 能耗，更重要的是會增加冷卻時的負荷。

冷卻時電能的消耗主要來自冷卻風機，根據不同 工況合理的配置風機功率，是該環節節能設計的關 鍵。對于退火爐這樣的工況，對冷卻速度要求較低， 應配置小功率的風機。由于功率小，對設備的總能耗 影響也較小。而對于氣淬爐這種依靠強大的冷卻系 統，達到速冷效果的設備而言，風機配置必須合理。 風機工作時有流量和全壓兩個參數，風機功率 與風量和全壓均成正比。當功率一定時，增加風 量，就必須減小全壓; 增加全壓，就必須減小風量。 此外，風機功率還與另一個參數有關—氣體密度，氣體密度與全壓成正比關系，因此，它與功率也成正比 關系。在風機工作中，全壓是用于克服風道阻力，保 證循環得以完成的; 流量則是實際作用于工件，進行 冷卻的。根據不同工況選擇適合的冷卻風機是需要 設計人員重點考慮的。

真空電阻爐設計中，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。當然，這不能以犧牲有效空間為代價。 在保證功能的前提下，采用緊湊型設計，縮小爐 內部件尺寸，進而縮小爐體尺寸，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更短，或 可以采用較小的真空機組。此外，較小的真空室在 同等壓力下，可節省惰性氣體的用量。對于同樣長 度的圓筒形真空室，直徑減小 100 mm，容 積 減 小 10% ～ 20% ，相當于抽真空的負荷和惰性氣體用量 減少了 10% ～ 20% 。 在需要連續作業的情況下，采用加熱室和冷卻 室分開的雙室結構。工件加熱完成后，通過爐內機 構從加熱室轉移到冷卻室進行冷卻。冷卻系統減少 了加熱室隔熱層蓄熱部分的冷卻負荷，并且冷卻室 的風道較短，阻力小，冷卻能耗可大幅降低。同時， 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，雙室爐或可實現半連續、連續生 產的多室爐，能效非常高，是值得推廣應用的。

在真空電阻爐設計中，制定技術方案要符合實 際工況要求，避免不經計算的盲目跟風，避免通過簡 單提高配置來換取所謂的競爭力的思想。將節能意 識、成本意識貫穿于我們的設計工作當中，落實到設 計工作的各個環節。通過合理的真空系統配置，選 擇適合的隔熱層結構，采取一些熱屏蔽措施，選配合 理的風機參數，對爐內部件進行優化設計等等舉措， 對降低設備的整體能耗都會有所貢獻。當每個環 節，每個舉措的節能效果都發揮出來的時候，我們會 發現設備的整體能效水平會有明顯的提升。此外， 能效較高的多室爐值得相關的科技工作者和生產企 業去研制開發、推廣應用。