内热式真空电阻炉的能耗分析

真空电阻炉的冷却形式有两种: 随炉冷却和强 制冷却。前者冷速较慢，对生产效率影响较大，用于 特定的场合; 后者是充入惰性气体后，通过风机换热 器等组成的气冷系统实现，用于提高生产效率，应用 范围较广。特别对于气淬炉而言，设备的冷却速度 决定了设备的使用性能.冷却过程需要进行的热交换总量包括工件释放 部分和隔热层蓄热部分。前者属于有效载荷部分， 是无法改变的; 后者属于附加部分，是可以在设计中 调整的。这也是在加热室隔热层设计过程中需要去 综合衡量的，太厚的蓄热层不仅增加加热过程中的 能耗，更重要的是会增加冷却时的负荷。

冷却时电能的消耗主要来自冷却风机，根据不同 工况合理的配置风机功率，是该环节节能设计的关 键。对于退火炉这样的工况，对冷却速度要求较低， 应配置小功率的风机。由于功率小，对设备的总能耗 影响也较小。而对于气淬炉这种依靠强大的冷却系 统，达到速冷效果的设备而言，风机配置必须合理。 风机工作时有流量和全压两个参数，风机功率 与风量和全压均成正比。当功率一定时，增加风 量，就必须减小全压; 增加全压，就必须减小风量。 此外，风机功率还与另一个参数有关—气体密度，气体密度与全压成正比关系，因此，它与功率也成正比 关系。在风机工作中，全压是用于克服风道阻力，保 证循环得以完成的; 流量则是实际作用于工件，进行 冷却的。根据不同工况选择适合的冷却风机是需要 设计人员重点考虑的。

真空电阻炉设计中，在保证有效装料空间的条 件下，采用尽可能小的加热室的外表面积，这也可以 减少热损失。在温度固定的条件下，从加热室外壁 损失的热能与外壁面积成正比，减少该面积可减少 热损耗。当然，这不能以牺牲有效空间为代价。 在保证功能的前提下，采用紧凑型设计，缩小炉 内部件尺寸，进而缩小炉体尺寸，可降低抽真空的能 耗。较小的真空室抽到需要的真空度用时更短，或 可以采用较小的真空机组。此外，较小的真空室在 同等压力下，可节省惰性气体的用量。对于同样长 度的圆筒形真空室，直径减小 100 mm，容 积 减 小 10% ～ 20% ，相当于抽真空的负荷和惰性气体用量 减少了 10% ～ 20% 。 在需要连续作业的情况下，采用加热室和冷却 室分开的双室结构。工件加热完成后，通过炉内机 构从加热室转移到冷却室进行冷却。冷却系统减少 了加热室隔热层蓄热部分的冷却负荷，并且冷却室 的风道较短，阻力小，冷却能耗可大幅降低。同时， 加热室的蓄热还可用于下一炉次，减少下一炉加热 的电能消耗。因此，双室炉或可实现半连续、连续生 产的多室炉，能效非常高，是值得推广应用的。

在真空电阻炉设计中，制定技术方案要符合实 际工况要求，避免不经计算的盲目跟风，避免通过简 单提高配置来换取所谓的竞争力的思想。将节能意 识、成本意识贯穿于我们的设计工作当中，落实到设 计工作的各个环节。通过合理的真空系统配置，选 择适合的隔热层结构，采取一些热屏蔽措施，选配合 理的风机参数，对炉内部件进行优化设计等等举措， 对降低设备的整体能耗都会有所贡献。当每个环 节，每个举措的节能效果都发挥出来的时候，我们会 发现设备的整体能效水平会有明显的提升。此外， 能效较高的多室炉值得相关的科技工作者和生产企 业去研制开发、推广应用。