专利名称：碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的高温空气电阻炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气电阻炉领域，具体涉及基于碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的 高温空气电阻炉。
背景技术：
普通的空气加热炉大都只能把空气加热到600°C以下。为了得到高于600°C的高 温空气，可采取两种加热方式——火焰加热和电加热。其中，采用火焰加热方式，必须使用 耐高温、抗氧化的非金属换热器。由于高温环境下非金属换热器密封困难，高温烟气与空气 加热容易掺混在一起，并且不易调节空气温度，存在环境污染、设备庞大等不足。中国专利 CN2226733Y提出了采用热管加热空气的高效空气加热器，热管的一端伸入高温烟气腔道， 高温烟气冲刷热管的半段，热管迅速被加热；另一端伸入空气腔道内，由于伸入空气腔道内 的热管的热辐射，使空气加热，获得高温空气。此种空气加热器热效率高，设备简单，高温空 气不存在被烟气污染。但由于受高温烟气温度及热管热辐射的限制，空气的出口温度仅能 达到450°C左右，不能应用到需要高温空气的场所。采用电加热方式加热空气，具有空气温度调节方便，加热设备小，移动灵活等优 点。但为了使空气温度达到600°C以上，甚至1000°C以上，则由于空气与电热元件的传热系 数较小，空气不能将电热元件产生的热量及时带走，导致电热元件温度不断升高，容易造成 超温烧毁，导致加热器使用寿命缩短，而且由于受加热面布置的限制，难以将空气加热到设 定温度。增大空气在电阻炉内的传热面积，使电加热元件产生的热量能及时通过空气换热 带走，是获得高温空气，同时保护电加热元件的一种有效方式。美国专利US2010116182采 用在空气电阻炉内加设翅片管来增加空气的换热面积，同时在炉内增加可以吸收热辐射的 材料来提高炉内加热面的温度，使空气的出口温度达到1000°C以上。但由于在电阻炉内增 设了大量的强化传热及热辐射材料，空气电阻炉的结构复杂。中国专利CN03140801.5提出 了莲藕式陶瓷体高温空气加热器，在莲藕形陶瓷体的通孔内加入缠有电炉丝的陶瓷棒，使 电炉丝所发出的热量不仅传递给空气，而且通过辐射和导热将热量传递给陶瓷材料，空气 不仅直接从电炉丝获得热量，而且与电炉丝周围的陶瓷体也直接进行热交换，但由于受莲 藕式陶瓷体通孔直径以及长度的影响，空气流通面积小，增大了空气在电阻炉内的流动阻 力。工业空气电阻炉一般分为合金电热体炉、硅碳棒电热体炉以及硅钼棒电热体炉。 合金电热体炉一般采用铁铬铝合金或镍铬合金。一般镍铬合金最高使用温度为750°C 950°C，因而不能获得1000°C以上的高温空气。硅碳棒电热体炉采用硅碳棒作为加热元件， 硅碳棒的表面温度能达到1400°C左右。但硅碳棒最好连续使用，如需间断使用，最好使炉膛 温度保持在400°C以上，800°C为最理想。硅碳棒硬而脆，当冷空气冲刷硅碳棒时，易发生断 裂。因此，硅碳棒不适合单独用在有冷空气流动的电阻炉内。
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本发明的目的是克服现有空气电阻炉空气出口温度不高，传热效率低，体积大的 不足，提出一种基于碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的空气电阻炉。本发明采用电炉丝加热棒及硅碳棒联合加热的方式为高温空气电阻炉提供热源。 电炉丝采用镍铬合金电炉丝，使用温度为750°C 950°C。硅碳棒是由优质碳化硅重结晶制 成，使用温度可以达到140(TC。利用碳化硅泡沫陶瓷热辐射吸收率高、耐高温、比表面积大 的特点，在高温空气电阻炉内插入一定厚度和不同孔隙特征的碳化硅泡沫陶瓷，吸收电炉 丝加热棒和硅碳棒发出的高温辐射能，同时增加空气电阻炉内的传热面积，获得高温空气， 减小电阻炉的体积。本发明高温空气电阻炉包括高温空气电阻炉炉盖、高温空气电阻炉炉体、空气进 口管、空气出口管、碳化硅泡沫陶瓷体、硅碳棒、电炉丝加热棒、碳化硅泡沫陶瓷片、高温空 气电阻炉连接法兰、空气进口管连接法兰、空气进气帽、空气出口收缩管、空气出口管连接 法兰、热电偶、电阻炉控制电路。高温空气电阻炉炉体与高温空气电阻炉炉盖通过高温空气 电阻炉连接法兰连接。空气电阻炉炉膛内布置有电炉丝加热棒、碳化硅泡沫陶瓷体、硅碳棒 和碳化硅泡沫陶瓷片。碳化硅泡沫陶瓷体和碳化硅泡沫陶瓷片均由碳化硅泡沫陶瓷组成， 碳化硅泡沫陶瓷体将整个高温空气电阻炉炉体分隔为四个不同温位的加热区，分别为与 进口管相连接的预热区(0 400°C )、与预热区相连接的中低温加热区(400 600°C )、与 中低温加热区相连接的中高温加热区(600 800°C)及与中高温加热区相连接的高温加热 区(1100°C以上)，各加热区之间装有碳化硅泡沫陶瓷体。预热区布置多组电炉丝加热棒， 中低温加热区、中高温加热区及高温加热区布置有硅碳棒。空气在预热区被镍铬合金电炉丝 加热棒加热到400°C。在中低温加热区，空气被硅碳棒加热到600°C。在中高温加热区空气被 硅碳棒加热到800°c。在高温区，空气被硅碳棒加热到iioo°c左右。预热区内镍铬合金电炉 丝缠绕在多组陶瓷套管上，不仅起到增大传热面积的作用，同时使进入到高温空气加热炉内 的空气通过电炉丝加热棒后均勻流动。空气在预热区加热达到一定温度后，进入到利用硅碳 棒加热的中低温加热区、中高温加热区以及高温加热区，有效地避免低温空气对高温硅碳棒 的损坏。通过调节各加热元件的加热功率，在不同使用条件下获取不同温度的高温空气。高温空气电阻炉炉膛内的各加热区之间布置有碳化硅泡沫陶瓷体，预热区内的每 组电炉丝加热棒之间布置有碳化硅泡沫陶瓷片，分别吸收硅碳棒和电炉丝加热棒的热辐 射，达到一定的温度。空气进入到碳化硅泡沫陶瓷片及碳化硅泡沫陶瓷体内进行对流换热， 进一步加热空气。利用碳化硅泡沫陶瓷自身辐射吸收率高、耐高温、高导热、比表面积大的 特点与空气进行高效对流传热，同时增加空气电阻炉内的传热面积，减小电阻炉的体积，获 得高温空气。高温空气电阻炉各加热区内设置有热电偶，对炉膛内空气温度进行监测。高温空 气电阻炉电路采用多级控制，调节高温空气电阻炉内各加热区的加热功率。热电偶测量炉 膛内空气温度，并将温度信号反馈到电阻炉控制电路的继电器，利用温度控制调节高温空 气电阻炉内各加热元件的开启，避免各加热元件在超温条件下使用。同时通过对各加热区 炉膛温度的测量，利用三相调压器和两相调压器，调节加热元件的分配电压，满足各加热区 所需加热功率，达到一定的空气出口温度。为保证空气在高温空气电阻炉炉体内的均勻分布及流动，在高温空气电阻炉炉体的一端设置有空气进口管。空气进口管通过空气进口管连接法兰与高温空气电阻炉炉体相 连接。空气进口管上设置空气进气帽。空气进气帽设计成锥形结构，沿空气进气帽的周向 设置有布气孔，进入到高温空气电阻炉内的空气通过空气进气帽上的布气孔进入到高温空 气电阻炉内，保证空气在高温空气电阻炉内的均勻分布。位于高温空气电阻炉炉体另一端的空气出口管通过空气出口管连接法兰与高温 空气电阻炉炉体相连接。空气出口管上设置有空气出口收缩管。空气出口收缩管设计成渐 缩管形状，伸入到高温空气电阻炉的炉膛内部，保证从高温空气电阻炉内出来的高温空气 全部从炉膛内流出，在炉膛内不存在空气死角。本发明中采用碳化硅泡沫陶瓷吸收电加热元件的热辐射，并与空气进行对流换 热，增大空气在高温空气电阻炉内的传热面积。碳化硅泡沫陶瓷为半透明辐射介质，投入的 辐射能会在碳化硅泡沫陶瓷内吸收与传递。碳化硅泡沫陶瓷耐温超过1600°C，确保了本发 明的空气电阻炉可将空气加热到iioo°c以上的高温。碳化硅泡沫陶瓷骨架的导热系数大于 30ff/(m K)，通过设计孔径大小l_6mm的三维孔隙结构，可以最大限度吸收投入的热辐射能， 同时可实现空气沿三维方向流通，有效地增大了空气在炉内的传热长度和传热面积。碳化 硅泡沫陶瓷的三维孔隙结构具有较大的比表面积，确保了换热过程中空气与泡沫陶瓷间具 有较大的换热面积。在炉内插入碳化硅泡沫陶瓷后，其空气电阻炉传热长度比不加入碳化 硅泡沫陶瓷时减少50%，有效增加壁面的传热速率。本发明工作过程如下本发明的基于碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的高温电阻炉是利用合金电炉丝加 热棒和硅碳棒两种电热元件联合加热以及碳化硅泡沫陶瓷吸收电热元件热辐射的特点，共 同加热空气。根据空气加热的温度不同分为四个加热区，分别为预热区、中低温加热区、 中高温加热区和高温加热区。预热区设置有多组交错布置的电炉丝加热棒，中低温加热区、 中高温加热区和高温加热区分别由多根硅碳棒提供一定功率的热量。在每个加热区之间布 置有一定厚度和孔隙特征的碳化硅泡沫陶瓷体，每组电炉丝加热棒之间布置有一定厚度和 孔隙特征的碳化硅泡沫陶瓷片，吸收电炉丝加热棒及硅碳棒发出的辐射热。各加热区内布 置有热电偶，监测炉膛内空气温度。在预热区，利用电炉丝加热棒使炉膛壁面达到一定的温 度，同时碳化硅泡沫陶瓷片吸收两组电炉丝加热棒之间的热辐射，达到一定的温度。空气从 进口管进入到高温空气电阻炉炉体后，与电炉丝加热棒、电炉丝加热棒之间的碳化硅泡沫 陶瓷片以及预热区和中低温加热区之间的碳化硅泡沫陶瓷体进行对流换热，加热为低温空 气(约400°C)。低温空气进入到中低温加热区，与交错布置的高温硅碳棒换热后进入到 中低温加热区与中高温加热区之间的碳化硅泡沫陶瓷体中进行强化对流换热，达到中低温 (600°C左右)。中低温空气进入到中高温加热区，依次与硅碳棒和中高温加热区和高温加热 区之间的碳化硅泡沫陶瓷体对流换热，达到中高温后(800°C左右)进入到高温加热区。在 高温加热区与硅碳棒换热达到高温空气(1100°C及以上)后从电阻炉出口管流出。各加热区炉膛内布置有热电偶，监测炉膛内空气的温度，同时将炉膛内空气的温 度反馈给高温电阻炉的控制电路。当某个加热区的炉膛空气温度超过设定温度时，继电器 自动切断电源，有效保护电炉丝加热棒、硅碳棒的安全使用。当炉膛内空气温度达到设定初 始值时，继电器自动闭合接通电源，电加热元件恢复工作。根据空气进入到高温空气电阻炉 内的流量，通过三相调压器和两相调压器调节加热区的功率，从而获得不同温度下的高温空气。碳化硅泡沫陶瓷的三维孔隙结构特征使得空气与碳化硅泡沫陶瓷有较大的传热 面积，并可实现三维强化传热，传热效率高。合理选择当量直径在l_6mm间的碳化硅泡沫陶 瓷的孔径尺寸及厚度，可以显著增加空气电阻炉的换热面积，从而大大缩短空气电阻炉自 身的长度。本发明结构简单，体积小，空气在电阻炉内的传热效率高。根据高温空气电阻炉内 的电炉丝加热棒以及硅碳棒的功率，采用分级调压的理论，可以获得6oo°c-iiocrc以上的 高温空气。本发明的碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的高温空气电阻炉可以广泛用于需要高 温空气作为热源的场所，其适用性强，使用面广。
图1本发明高温空气电阻炉结构示意图；图2本发明高温空气电阻炉A-A向剖面图；图3本发明高温空气电阻炉炉体俯视图；图4本发明高温空气电阻炉空气进口管结构图；图5本发明高温空气电阻炉空气进口管进气帽结构图；图6本发明高温空气电阻炉空气进口管进气帽主视图；图7本发明高温空气电阻炉空气出口管结构图；图8本发明高温空气电阻炉控制电路图；图中1高温空气电阻炉炉盖、2高温空气电阻炉炉体、3空气进口管、4空气出口 管、5碳化硅泡沫陶瓷体、6硅碳棒、7高温空气电阻炉连接法兰、8电炉丝加热棒、9碳化硅泡 沫陶瓷片、10预热区、11热电偶、12中低温加热区、13中高温加热区、14高温加热区、15空 气进口管连接法兰、16空气进气帽、17空气出口收缩管、18空气出口管连接法兰、19电阻炉 控制电路、20三相空开、21继电器、22三相调压器、23两相调压器。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
进一步说明本发明。图1所示为本发明高温空气电阻炉结构示意图。本发明碳化硅泡沫陶瓷增强辐射 吸收的高温空气电阻炉由高温空气电阻炉炉盖1和高温空气电阻炉炉体2组成。高温空气 电阻炉炉体2的上部有高温空气电阻炉炉盖1。高温空气电阻炉炉盖1和高温空气电阻炉 炉体2通过高温空气电阻炉连接法兰7连接成一个整体的高温空气电阻炉。图2所示为本发明高温空气电阻炉A-A向剖面图。本发明碳化硅泡沫陶瓷增强辐 射吸收的高温空气电阻炉包括高温空气电阻炉炉盖1、高温空气电阻炉炉体2、空气进口管 3、空气出口管4、碳化硅泡沫陶瓷体5、硅碳棒6、高温空气电阻炉连接法兰7、电炉丝加热棒 8、碳化硅泡沫陶瓷片9、热电偶11、空气进口管连接法兰15、空气进气帽16、空气出口收缩 管17、空气出口管连接法兰18、电阻炉控制电路19。高温空气电阻炉炉盖1及高温空气电 阻炉炉体2由高温耐火砖、高温保温板及钢板组成。高温耐火砖为高温空气电阻炉炉盖1 及高温空气电阻炉炉体2的最内侧耐火层。高温耐火砖的上部有高温保温板，高温保温板 的上部加有钢板组成高温空气电阻炉炉盖1及高温空气电阻炉炉体2的外壳。高温空气电阻炉炉体2与高温空气电阻炉炉盖1通过高温空气电阻炉连接法兰7连接，方便高温空气 电阻炉的开启以及炉体内电炉丝加热棒8、硅碳棒6、碳化硅泡沫陶瓷体5及碳化硅泡沫陶 瓷片9的更换。高温空气电阻炉炉体2被碳化硅泡沫陶瓷体5分隔为四个不同温位的加热区， 分别为；与进口管3相连接的预热区10(0M00°C)、与预热区10相连接的中低温加热区 12(40(Κ600 )、与中低温加热区12相连接的中高温加热区13(600必00°0及与中高温加 热区13相连接的高温加热区14(1100°C以上)。预热区10与中低温加热区12之间、中低 温加热区12与中高温加热区13之间，以及中高温加热区13与高温加热区14之间被碳化 硅泡沫陶瓷体5分隔。预热区10布置多组电炉丝加热棒8，中低温加热区12、中高温加热 区13及高温加热区14布置有硅碳棒6，分别对进入高温空气电阻炉内的空气进行加热，以 获得不同温度的空气。其中预热区10由电炉丝加热棒8提供加热热源，电炉丝加热棒8为 波纹管式加热棒，外部缠有电阻丝，电阻丝为镍铬合金，最高使用温度可达到950°C。根据预 热区空气加热功率的要求，采用多组电炉丝加热棒8，每组电炉丝加热棒8由多根缠有镍铬 合金的陶瓷波纹管组成，电炉丝加热棒8交错分布在高温空气电阻炉炉膛的预热区10内， 有利于进入到空气电阻炉内空气的均勻分布，消除壁面效应的影响。多组电炉丝加热棒8 将预热区10分成多个预热区域。每组电炉丝加热棒之间装有碳化硅泡沫陶瓷片9。碳化硅 泡沫陶瓷片9吸收电炉丝加热棒的热辐射后达到一定的温度，与进入到碳化硅泡沫陶瓷片 9中的空气进行对流换热，进一步加热预热区10内的空气。中低温加热区12、中高温加热 区13和高温加热区14分别由多根硅碳棒6提供加热热源。硅碳棒6交错分布在中低温加 热区12、中高温加热区13和高温加热区14的炉膛中央。硅碳棒6由优质碳化硅重结晶制 成，使用温度在1400°C以下。在预热区10内采用电炉丝加热棒8对进入到高温空气电阻炉 内的空气进行预热，达到一定温度后再进入到中低温加热区12、中高温加热区13和高温加 热区14中。采用电炉丝加热棒8对空气进行预热，可以有效地保护硅碳棒6不受冷空气的 冲刷而发生脆性断裂。空气进口管3通过空气进口管连接法兰15与高温空气电阻炉炉体2连接。空气 出口管4通过空气出口管连接法兰18与高温空气电阻炉炉体2连接。热电偶11布置在各 加热区内，监测高温空气电阻炉炉膛内空气温度，同时将空气温度信号反馈给电阻炉控制 电路19的感温元件，实现对电阻炉内加热元件的自动开启以及各加热区加热功率的调节。图3所示为本发明高温空气电阻炉炉体俯视图。高温空气电阻炉炉体上设置有高 温空气电阻炉连接法兰7，高温空气电阻炉炉盖1和高温空气电阻炉炉体2通过高温空气电 阻炉连接法兰7连接，方便高温空气电阻炉的开启以及内部元器件的更换。图4所示为本发明高温空气电阻炉空气进口管结构图。空气进口管3上设置有空 气进口管连接法兰15及空气进气帽16。空气进口管连接法兰15通过螺纹连接方式与高温 空气电阻炉炉体2连接固定。图5所示为本发明高温空气电阻炉空气进气帽结构图。图6所示为本发明高温空 气电阻炉空气进气帽主视图。空气进气帽16设计为锥形，沿周向设置有布气孔。空气通过 空气进口管3进入到高温空气电阻炉，通过空气进气帽16上的布气孔进入到电阻炉内，保 证空气在电阻炉内的均勻分布。图7所示为本发明高温空气电阻炉空气出口管结构图。空气出口管4上设置有空气出口收缩管17和空气出口管连接法兰18。空气出口收缩管17设计成渐缩管形状，空气 出口收缩管17管径较大的一端伸入到高温空气电阻炉炉体2内，保证从高温空气电阻炉炉 体2内出来的高温空气全部从炉膛内流出，在炉内不存在空气死角。同时空气出口管4通 过空气出口管连接法兰18与高温空气电阻炉炉体2相连。图8所示为高温空气电阻炉控制电路。高温空气电阻炉控制电路由电阻炉控制电 路19、三相空开20、继电器21、三相调压器22及两相调压器23组成。高温空气电阻炉电 路控制采用四级电路控制，分别对预热区10、中低温加热区12、中高温加热区13和高温加 热区14进行单独的电路控制，保证各级加热区的独立开启以及分级控温。电阻炉控制电路 19为高温空气电阻炉电路控制及操作平台。电阻炉控制电路19上设有操作面板，对各级 加热区进行单独地开启和关闭。控制面板上设置有高温空气电阻炉加热区的功率、温度、电 压值显示面板。高温空气电阻炉电路控制采用交流三相380伏电压输入，三相电压分别为 A、B、C三相，N为接地保护。三相空开20—方面起到电源开关的作用，另一方面三相空开 20具有过流保护作用。当高温空气电阻炉内某一加热区的电流过流时，三相空开20自动切 断电源，有效地保护各加热元件不被烧毁。继电器21为超温保护继电器，通过炉膛内的热 电偶11测量各加热区炉膛内空气温度，热电偶11将炉膛内空气的温度信号反馈给电阻炉 控制电路19。当高温空气电阻炉炉膛空气温度超过初始设定值时，继电器21断开，保护高 温空气电阻炉内加热元件的正常工作。当炉膛内空气温度低于初始设定值时，继电器21自 动闭合，加热元件恢复正常工作。高温空气电阻炉预热区10采用380伏三相交流电，利用 三相调压器22调节预热区10的输入电压，达到调节预热区10功率的目的。中低温加热区 12、中高温加热区13和高温加热区14采用380伏两相交流电，利用两相调压器23调节加 热元件的电压，实现加热区功率调节。为平衡三相电压的输出，高温空气电阻炉中低温加热 区12采用A相和B相电压输入，中高温加热区13采用B相和C相输出，高温加热区14采 用A相和C相输出。预热区10采用三相继电器即21-1、21-2、21-3控制三相电的输入及超 温保护。21-4、21-5、21-6分别控制中低温加热区12、中高温加热区13及高温加热区14的 两相电输入及超温保护。23-1、23-2、23-3分别为中低温加热区12、中高温加热区13及高 温加热区14的两相调压器。以下结合图3和图8来说明本发明碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的高温空气电阻 炉的具体工作过程。启动高温空气电阻炉前，根据进入到高温空气电阻炉内的空气流量，通过电阻炉 控制电路19上的温度面板设定每个加热区的初始温度。开启三相空开20，从外界环境中 引入的空气进入空气进口管3后通过空气进气帽16均勻的进入到高温空气电阻炉炉体2 内，被预热区10的电炉丝加热棒8加热，进入到碳化硅泡沫陶瓷片9中。与吸收了电炉丝 加热棒8的热辐射，达到一定温度的碳化硅泡沫陶瓷片9换热。根据预热区10的功率以及 电炉丝加热棒8的功率，将预热区10分为多个预热区域，空气依次被电炉丝加热棒8、碳化 硅泡沫陶瓷片9加热，达到低温400°C左右，进入到高温空气电阻炉炉体2的中低温加热区 内。在中低温加热区，空气与硅碳棒6换热后，进入到中低温加热区和中高温加热区之间的 碳化硅泡沫陶瓷体5中，与碳化硅泡沫陶瓷体5进行对流换热达到中低温(600°C左右)。 再进入到中高温加热区内与硅碳棒6换热后，进入到中高温加热区与高温加热区之间的碳 化硅泡沫陶瓷体5中换热，达到中高温(800°C左右)，最后进入到高温加热区与硅碳棒6对流换热，成为高温空气(1100°c及以上)。高温空气通过空气出口收缩管17，从空气出口管 4中流出。各加热区炉膛内布置有热电偶11，监测炉膛内各加热区的空气温度，同时将空气 温度反馈给电阻炉控制电路19。当某个加热区内空气温度超过设定温度时，继电器21自 动切断电源，有效保护电加热元件。当空气温度达到设定初始值时，继电器21自动闭合接 通电源，电加热元件恢复工作。根据空气进入到高温空气电阻炉内的流量，通过三相调压器 22和两相调压器23调节各加热区的功率，从而获得不同温度下的高温出口空气。
高温空气电阻炉设置四个加热区，采用电炉丝加热棒8对空气进行低温预热，使 空气在预热区10加热到400°C左右，可以有效地改善硅碳棒8在低温状态下断裂的缺点。 本发明中电阻炉控制电路19采用多级控制，分别对各加热区进行温度、功率、电压的控制， 可实现各加热区单独启动、控制，满足各流量下的空气出口温度要求，同时达到节能，高效 的目的。
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权利要求
一种碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的高温空气电阻炉，其特征在于所述的高温空气电阻炉包括高温空气电阻炉炉盖(1)、高温空气电阻炉炉体(2)、空气进口管(3)、空气出口管(4)、碳化硅泡沫陶瓷体(5)、硅碳棒(6)、电炉丝加热棒(8)、碳化硅泡沫陶瓷片(9)、热电偶(11)和电阻炉控制电路(19)；高温空气电阻炉炉盖(1)和高温空气电阻炉炉体(2)通过高温空气电阻炉连接法兰(7)连接成整体；高温空气电阻炉炉体(2)的炉膛分为四个加热区预热区(10)、中低温加热区(12)、中高温加热区(13)及高温加热区(14)；预热区(10)与空气进口管(3)连接，中低温加热区(12)与预热区(10)连接，中高温加热区(13)与中低温加热区(12)连接，高温加热区(14)与中高温加热区(13)连接；各加热区之间装有碳化硅泡沫陶瓷体(5)；预热区(10)内布置多组电炉丝加热棒(8)，每组电炉丝加热棒(8)之间布置有碳化硅泡沫陶瓷片(9)；中低温加热区(12)、中高温加热区(13)及高温加热区(14)布置有硅碳棒(6)；位于高温空气电阻炉炉体(2)一端的空气进口管(3)上设置空气进气帽(16)；位于高温空气电阻炉炉体(2)另一端的空气出口管(4)上设置有空气出口收缩管(17)，高温空气电阻炉炉膛内设有热电偶(11)。
2.按照权利要求1所说的基于碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的高温空气电阻炉，其 特征在于电炉丝加热棒(8)由多根缠有镍铬合金电阻丝的陶瓷波纹管组成，电炉丝加热棒 (8)交错分布在高温空气电阻炉炉膛的预热区(10)内。
3.按照权利要求1所说的基于碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的高温空气电阻炉，其特 征在于所述的空气进气帽(16)为锥形结构，沿周向设置有布气孔。
4.按照权利要求1所说的基于碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的高温空气电阻炉，其特 征在于所述的空气出口收缩管(17)为渐缩管形状，其口径较大的一端伸入高温空气电阻 炉的炉膛内部。
全文摘要
一种碳化硅泡沫陶瓷增强辐射吸收的高温空气电阻炉，采用电炉丝加热棒(6)、硅碳棒(8)组合加热的方式为高温空气电阻炉提供加热热源。利用碳化硅泡沫陶瓷吸收热辐射，耐高温，比表面积大的特点，在高温空气电阻炉炉体(2)内插入一定厚度和孔隙率的碳化硅泡沫陶瓷体(5)和碳化硅泡沫陶瓷片(9)，增加高温空气电阻炉的传热面积，提高空气的对流换热系数，获得高温空气，减小空气电阻炉的体积。高温空气电阻炉炉体(2)被碳化硅泡沫陶瓷体(5)分成四个加热区，分别为预热区、中低温加热区、中高温加热区和高温加热区。碳化硅泡沫陶瓷片(9)和碳化硅泡沫陶瓷体(5)吸收电炉丝加热棒(6)及硅碳棒(8)的热辐射。
文档编号F24H9/18GK101922796SQ20101023133
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者刘鸿, 常春, 李鑫, 王志峰, 王艳, 白凤武 申请人:中国科学院电工研究所