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箱式电阻炉的工作原理是什么?

更新时间:2026-01-22      浏览次数:43

箱式电阻炉的核心工作原理是利用电阻加热元件的焦耳效应,将电能转化为热能,再通过热传导、热辐射和热对流的方式对炉膛内的物料进行加热,具体过程可分为以下三个阶段:

电能 - 热能转换阶段

当加热元件(铁铬铝、镍铬合金丝或碳化硅棒、硅钼棒等)接通额定电压后,电流通过具有一定电阻值的元件时,会产生焦耳热(遵循焦耳定律:

Q=I 

2

 Rt

,其中

Q

为热量,

I

为电流,

R

为元件电阻,

t

为通电时间),元件自身温度快速升高,成为炉膛内的热源。

热能传递阶段

加热元件产生的热能以三种方式传递给炉膛内的物料:

热辐射:高温加热元件以电磁波的形式直接向物料辐射热量,这是箱式电阻炉内热传递的主要方式,尤其适用于炉膛内空气流动较弱的工况。

热传导:热量通过炉膛内衬(如耐火砖、陶瓷纤维)传递到物料表面,适用于物料与炉膛内衬直接接触的场景。

热对流:炉膛内的空气被加热后形成对流气流,携带热量作用于物料表面,该方式在炉膛开孔或炉门频繁开启时作用更明显。

温度控制阶段

温控系统通过热电偶实时采集炉膛内的温度信号,并将其传输至智能温控仪表。仪表将实测温度与设定温度进行对比,通过自适应 PID 算法调节固态继电器的通断频率,进而控制加热元件的供电功率:

当实测温度低于设定值时,增大供电功率,加热元件升温;

当实测温度达到设定值时,降低或间歇性供电,维持温度稳定;

若出现超温情况,超温保护装置会立即切断主电源,避免炉膛温度失控。

对于配备气氛控制系统的箱式电阻炉,还会在上述过程中同步调节炉膛内的气氛(如通入惰性气体、抽真空),以防止物料在高温下氧化,并满足特定工艺的加热需求。


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