Методическая зона.

Одним из факторов, лимитирующих скорость нагрева металла, являются термические напряжения, обусловленные разностью температур. Наружные, более нагретые слои, стремятся расшириться и находятся, поэтому в сжатом состоянии. Внутренние, более холодные слои, подвержены при этом растягивающим усилиям. Если эти напряжения не превосходят предела упругости, то с выравниванием температуры по сечению термические напряжения исчезают. Сталь (за исключением некоторых специальных марок) обладает упругими свойствами до температуры 450 ¸ 500 ⁰С, выше этой температуры переходит в пластическое состояние. Следовательно, температурные напряжения должны учитываться до перехода металла из упругого состояния в пластическое. Поэтому рекомендуется медленный (методический) нагрев заготовок до тех пор, пока температура центра не превысит 500 ⁰С.

3.1.1 Расчет коэффициента теплоотдачи в методической зоне.

1) Найдём парциальное давление поглощающих компонентов смеси:

2) Ширина рабочего пространства печи (формула 2.1 [1])

где: l – длина заготовки

n – число рядов заготовок в печи

3) Эффективная длина луча:

– высота рабочего пространства печи в методической зоне.

4) Определим степень черноты газов: (По табл. П3 и П4 [1])

–определены при температуре уходящих газов (800°С)

5) Определим интегральный коэффициент излучения (формула 3.9 [1]):

6) Определим угловой коэффициент излучения кладки на металл:

7) Определим приведённый коэффициент излучения от продуктов сгорания на металл с учётом тепла, отражённого от кладки печи на металл (формула 3.39 [1])

ε_м = 0,8 – коэффициент теплового излучения материала (табл. П2 [1]);

с₀ = 5,67 Вт/(м²·К) – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела;

8) Удельный тепловой поток

Т_м – температура поверхности металла, К

Т_г – температура уходящих газов, К

9) Определим коэффициент теплоотдачи в начале методической зоны:

10) Коэффициент теплоотдачи в конце методической зоны:

при температуре в конце методической зоны 1300 ° С: (По табл.П3 и П4 [1])

11) Определим приведённый коэффициент излучения от продуктов сгорания на металл с учётом тепла, отражённого от кладки печи на металл (формула 3.39 [1])

12) Удельный тепловой поток

13) Определим коэффициент теплоотдачи в конце методической зоны:

14) Определим средний коэффициент теплоотдачи по крайним значениям в начале и в конце зоны:

3.1.2 Нагрев металла в методической зоне.

1) Определим среднюю температуру газов в зоне:

2) Средняя температура металла в зоне:

– температура поверхности металла (20° С – в начале, 600° С – в конце зоны)

k ₁ = 1 – для пластины

t_сер – температура середины металла (20° С – в начале, 500° С – в конце зоны)

3) По этой температуре находим коэффициент теплопроводности материала (по таблице I – 51 [2]).

4)коэффициент температуропроводности:

где: (по таблице I – 52 [2])

(по таблице I – 55 [2])

5) Вычислим число Био:

где: δ = 0,5 S

S = 270 мм – толщина заготовки

6)

7) Определяем число Фурье: (по рис.П.1.[1]):

8) По Bi и F_o используя номограмму П2 [1], находим

9) Используя номограммы П3 и П4 [1], определим температурный критерий:

10)

11) Уточним температуру на поверхности и середине материала:

Полученные значения температур незначительно отличаются от принятых (не более 15…20 ° С).

12) Определим время нагрева в методической зоне:

Дата добавления: 2015-07-25