Я ступень нагрева – методическая зона.

Начальные температуры металла: поверхности t_ми=0°С

 середины t_см=0°С.

Конечная температура середины заготовки – t_ск=600°С.

Разность температур между поверхностью и серединой заготовки (700-800)× S принимаем равной 90°С. Тогда конечная температура поверхности заготовки – t_мк=690°С. Средняя теплопроводность металла в процессе нагрева данной ступени: l=0, 9× 56, 86=51, 174 Вт/(м²× К).

Конечная средняя по массе температура металла:

`t_к=( t_ск+ t_мк)/2=(600+690)/2=645°С.

Конечное теплосодержание металла при 645°С принимаю:

Средняя теплоемкость металла от начальной температуры 0°С до конечной 640°С:

.

Средний коэффициент температуропроводности металла:

а_ср=l/(С× r)=51, 174/(0, 5826× 10³× 7800)=0, 011259× 10^-3 м²/с.

На основе анализа рекомендуемых чертежей принимаем высоту свободного пространства над металлом H₀=1 м.

 Эффективная длина луча:

Произведение эффективной длины на парциальное давление излучающих газов:

При температуре печи (газов) 1100°С степень черноты а поправка для

Степень черноты газов:

а степень черноты металла принимается e_м=0, 8.

Степень развития кладки:

Приведённый коэффициент излучения:

 

где С₀=5, 7–коэффициент излучения абсолютно чёрного тела.

Начальное значение коэффициента теплоотдачи излучением (при t₀=1000°C, t_п=0°C) и конечное значение - (при t₀=1330°C, t_п=690°C) рассчитываем соответственно по формулам:

Среднее значение коэффициента теплоотдачи излучением вычисляем по формуле:

.

Коэффициента теплоотдачи конвекцией принимается a _КОН =15 Вт/(м²× К).

Суммарное значение коэффициента теплоотдачи:

.

Определяем критерий БИО по формуле:

.

Температурный критерий для середины заготовки:

.

По графикам Д.В. Будрина [2, прил.5] для Bi=0, 3304 и q=0, 4849; критерий Фурье равен Fo=2, 8.

Время нагрева металла в методической зоне печи определяется как:

.

При значениях Bi=0, 3304 и Fo=2, 8 по графику Д.В. Будрина для поверхности пластины [2, прил.5] температурный критерий q_п=0, 42. Откуда:

=1165-1165× 0, 42=675, 7°С.

Ранее была принята =690°С. Расхождения между принятой и полученной температурами составляет 14, 3°С, и оно не может отразиться на результатах расчета.

 

Я ступень нагрева – сварочная зона.

 

Температура металла начальная:

t_cн=600°С и t_пн=675°С, t_м=1230°С.

Конечная температура середины металла - t_cк=1165°С.

Средняя температура металла по массе и времени:

Средняя теплопроводность металла:

l₉₁₃=0, 68× l₀=0, 68× 56, 86=38, 664 Вт/(м²× К).

Начальная средняя по массе температура металла:

t_cр=(600+675)/2=637, 5°С.

Начальное теплосодержание металла при 637, 5°С [2, прил.3]:

.

Конечная средняя по массе температура металла:

t_cр=(1230+1165)/2=1197, 5°С.

Конечное теплосодержание металла при 1197, 5°С [2, прил.3]:

.

Средняя теплоемкость металла от начальной температуры 637, 5°С до конечной 1197, 5°С:

.

На основе анализа рекомендуемых чертежей принимаем высоту свободного пространства над металлом в сварочной зоне H₀=1, 7 м.

 Эффективная длина луча:

Произведение эффективной длины на парциальное давление излучающих газов:

При температуре печи (газов) 1330°С степень черноты а поправка для -  [2, прил. 4].

Степень черноты газов:

а степень черноты металла принимается e_м=0, 8.

Степень развития кладки:

Приведённый коэффициент излучения:

 

где С₀=5, 7–коэффициент излучения абсолютно чёрного тела.

Средний коэффициент температуропроводности металла:

а_ср=l₉₁₃/(С₆₃₇× r)=38, 664 /( × 10³× 7800)= 5, 9291× 10^-6 м²/с.

Начальное значение коэффициента теплоотдачи излучением (при t₀=1330°C, t_п=675°C) и конечное значение - (при t₀=1330°C, t_п=1230°C) рассчитываем соответственно по формулам:

Среднее значение коэффициента теплоотдачи излучением вычисляем по формуле:

.

Коэффициента теплоотдачи конвекцией принимается a _КОН =15 Вт/(м²× К).

Суммарное значение коэффициента теплоотдачи:

.

Определяем критерий БИО по формуле:

.

Температурный критерий для поверхности заготовки:

По графикам Д.В. Будрина [2, прил.7] для Bi=0, 8584 и q=0, 1526; критерий Фурье равен Fo=2, 6.

Время нагрева металла в сварочной зоне печи определяется как:

.

При значениях Bi=0, 8584 и Fo=2, 6 по графику Д.В. Будрина для поверхности пластины [2, прил.6] температурный критерий для середины заготовкиq_с=0, 21. Откуда:

=1330-1330× 0, 21=1176°С.

Ранее была принята =1165°С. Расхождения между принятой и полученной температурами составляет 11°С, и оно не может отразиться на результатах расчета.

При нагреве заготовок перепад температур по толщине заготовки принимаем Dt_м=(250¸ 300)× S=(31, 6¸ 37, 95)°C, выбираем Dt_мк=30°C.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: