+7 (495) 999-47-65
litteh-sale@mail.ru
Корзина пуста
Выбрано 0 шт.
на 0 руб.

4.6.4. Методика расчёта времени нагрева металла

Заявка на звонок Заполните форму:
captcha
Я даю своё согласие на обработку моих персональных данных, в соответствии с Федеральным законом от 27.07.2006 года №152-ФЗ «О персональных данных», на условиях и для целей, определенных Политикой конфиденциальности.
Методичка
Глава 1. ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА
Глава 2. МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВУЮ
Глава 3. ДВИЖЕНИЕ ГАЗОВ В ПЕЧАХ
Глава 4. ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
Глава 5. ОГНЕУПОРНЫЕ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Глава 6. УСТРОЙСТВА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО И ЖИДКОГО ТОПЛИВА
Глава 7. СПОСОБЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ПЕЧИ
Глава 8. ПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Глава 9 НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Глава 10. СУШИЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Использованная литература

      Нагрев тонких тел. Для тонких твёрдых тел с высоким  коэффициентом теплопроводности температура не является функцией координат, т.е. одинакова во всех его точках.

         Если при этом преобладает конвективный переход тепла, то согласно  (4.11) количество тепла, перешедшее в металл за время , составит:

При этом энтальпия тела массой m увеличится на:

Приравняв dQ*и  di,разделив переменные и проинтегрировав, получим:

где: tн и tк температура печи; температура металла в начале и в конце нагрева, соответственно.

      Если тепло передаётся телу излучением,то из условия  dQ*=di имеем:

В результате решения этого уравнения и преобразования результатов получена формула Старка-Семёнова удобная для практического использования:

τ – время нагрева, час;

mмасса металла, кг;

c – средняя за время нагрев теплоёмкость металла, кДж/кг*К;

C – приведённый коэффициент излучения системы, Вт/(м2.К4);

F – площадь нагреваемой поверхности, м2;

Tп -температура печи, К;

Tнм и Tкм  –температура металла в начале и в конце нагрева, К;

f1 и f2 – функции, значение которых определяют по графику на рисунке 4.16.

Нагрев массивных тел

Исходными данными для расчёта являются:

-марка сплава отливки, её характерный размер, начальная и конечная температуры её поверхности;

- температура в печи и способ размещения в ней отливки;

- степень черноты футеровки печи и отливки.

Последовательность расчёта:

- высчитываем средние для интервала температур нагрева  значения удельной теплоёмкости, плотности и теплопроводности материала отливки (по справочным данным);

- вычисляем приведённую степень черноты системы печь- отливка. Из формулы (4.38), учитывая, что φ1,2=1, следует:


- вычисляем коэффициент теплоотдачи в начале и в конце нагрева по формуле (4.45), и среднее арифметическое их значений;

- определяем расчётную толщину отливки для заданных условий нагрева;

- Вычисляем значение критерия Био, убедившись, что нагреваемое тело термически массивное, продолжаем расчёт;

- вычисляем температурный критерий для поверхности отливки по формуле (4.53);

- по рис. 4.14.а (для пластины) или 4.14.б (для цилиндра) находим   F0    по ранее найденным Bi и Θп;

- по рис. 4.15  для найденных ранее  Bi    и  F0      находим  температурный критерий в центре отливки в конце нагрева Θц ;

- по формуле (4.54) находим температуру центра отливки в конце нагрева;

- время нагрева поверхности отливки до заданной температуры определяем из критерия F0.

      Для увеличения точности расчёта целесообразно разбивать процесс нагрева на несколько температурных периодов. Это позволит приблизить средние значения удельной теплоёмкости, плотности и теплопроводности материала отливки в каждом из периодов к действительным.

         Учитывая большой объём необходимых вычислений, целесообразно использовать с этой целью современные программные продукты. В частности  современный интегрированный программный комплекс ProCAST,позволяющий рассчитывать не только температурные поля в отливках, возникающие в них при нагреве, но и термические напряжения.


Вопросы для самопроверки

1. Перечислите способы передачи тепла.

2. Сформулируйте закон Фурье.

3. Сформулируйте закон Стефана – Больцмана.

4. Что называют степенью черноты?

5. В чём  состоит физическая сущность передачи тепла конвекцией?

 6. Что называют угловым коэффициентом? Чему равна сумма угловых коэффициентов для замкнутой системы?

 7. Назовите особенности излучения и поглощения лучистой энергии газами.

 8. Сравните характер термических напряжений, возникающих при охлаждении отливок и при  нагреве их в термических печах.

 9. По величине какого критерия определяют «тепловую» массивность тела?

10. Объясните смысл выражения 

11. Как называют величины, вычисляемые по формулам:

                                        

 12. Для чего используют эти величины?