Жұмысты орындаудың тәртібі және тәжірибелі деректерді өңдеудің әдістемесі

1. Пеш термореттегішінің 500 ⁰С (температурасына) көрсеткішін белгілеу (термореттегіш шкаласындағы сандар салыстырмалы, өзгертуді и-термоқосақ көрсеткіштері бойынша жүргізуге болады).

2. Пеш жылытқышты қосу.

3. Пештегі температурасының көрсетілгенге жеткенше білдіретін термореттегіш жұмыс істей басталғанда пештің есігін ашуға болады, пештің ортасына дайындаманы тез орналастырып есікті жабу керек.

4. Пеш және дайындама температурасын өлшейтін термореттегіш көрсеткіштерін есептеуді әрбір минут сайын жүргізу. Өлшеу қорытындыларын 4.1 кестеге еңгізу.

5. Дайындама температурасы 500 ⁰С-ға жеткен кезде пешті сөндіріп, қорытындыларды өңдеуден өткізу.

6. Есептеу қорытындыларын 4.2 кестесіне еңгізу.

7. Теоретикалық есептеуді жүргізіп, оны ғылыми тәжірибе мәліметтерімен салыстыру. Жылу және температуралық диаграммаларды жасау Q=f(τ), t_n =f (τ), t_м=f(τ) және а= f (τ)

Дайындама сипаттамасы

Дайындама материалы___________________

Материал тығыздығы ___________________

Дайындама өлшемі _____________________

Дайындама массасы ____________________

Дайындама қаралығының деңгейі____________________

Материалдың жылу сыймдылығы____________________

Кесте 4.1- Өлшеу нәтижелері

№	Есептеу басынан уақыт, мин	Пеш температурасы	Дайындама температурасы	M, ^0C	Жылу келуі Q=GC∆t
Tn, ^0C	Tn, K	tM, ^0C	TM, K
...

Кесте 4.2- Есептеу нәтижелері

№	Пештің орташа температурасы tn^cp,^0C	Материалдың орташа температурасы tм^cp, ^0C	Бастапқы жылу қайтарым коэффициенті, а^/	Соңғы жылу қайтарым коэффициенті, а^//	е, аор орташа мәні	Ұзақтық қыздырғыштығының уақыты, τ, сағ.	Жылудың жалпы уақыты τ, сағ.	Қызудың есептік уақыты tесеп, сағ
...

Бақылау сұрақтары

1. "Жұқа" дайындама ұғымына түсінік беріңіз

2. Био өлшемі

3. "Жұқа" дайындамаларды қыздырудың уақытын қалай есептейді?

4. Қызу уақытын есептеу кезінде қандай мақсатпен қызу кезеңін бірнеше ұзақтыққа бөледі?

5. Неліктен пеш температурасы дайындама орнықтыру кезінде белгілі бір шакараға дейін кемиді, содан кейін артады?

Зертханалық жұмыс

Термиялық "қарқынды" денелердің қыздырғыштығын зерттеу

Жұмыс мақсаты:

Кедергі электрикалық пешіндегі "қарқынды" дайындаманы қыздыру үшін температуралық және жылулық диаграмасын жасау; қыздыру уақытын есепке алу және белгілі тәжірибелік жолмен салыстыру.

1 Кіріспе бөлімі

Метал қыздырудың есептік әдістерін өңдеудің теоретикалық базасы әр түрлі шарттағы жылу өткізгіштің негізгі теңдеулерін шешу болып табылады. Көбіне кең практикалық түрде шарттардың 3-ші түрі жүзеге асады. Метал қыздырудың уақытын есептеуде Вi мәнін мына түрде жазсақ, оның физикалық мағынасы мен рөлі айқын бола түседі:

,

мұнда α - жылу қайтарым коэффициенті, Вт/м^{2 0}с; пеш кеңістігінен қызудағы дайндаманың бетіне жылу берілісінің қарқынын сипаттайды;

2S-плита жуандығы немесе диаметрі, м;

λ=41-жылу өткізгіштік коэффициенті, Вт/м ⁰С;

S/ λ-қызба дайындаманың жылу кедергісі;

1/а-жылудың қыздырғыш ортаның қыздарма дайындамасына өту кезінде пайда болатын жылу кедергісі.

Металдың жуандығына байланысты қызуы кезінде температуралардың төмендеуі байқалады, оның мөлшері металдың тез қызуына байланысты көп болады. Қыздырудың бірдей шарттары кезінде температуралардың төмендеуі қызба дайындамасының жуандығына байланысты көп болады. Сонымен қатар, кей кезде салмақты дайындамада (айтарлықтай жуан) жұқа дене сияқты температуралардың аса төмендеуінсіз қыза алады. Бұл дайындама баяу қызған кезде болады, яғни, дайындама бетіне дайындама беті температурасының аса жоғарлауынсыз бетінен ішіне дейін өте алатын жылудың мөлшері жетеді.

Осылайша олардың денелердің қызуы кезіндегі күйіне сәйкес бөлінуін тек қана геометриялық жуандық емес, қызу шартына және геометриялық өлшемдеріне байланысты жылу "қарқыны" бойынша жүргізген жөн. Жылу қарқыны Вi өлшеміне біріктірілген сыртқы (метал бетіне қатысты) жылу кедергісі мен S/ λ металының ішкі жылу кедергісі ара қатынасына байланысты анықталуға тиіс.

Мәні Вi ≥0,5 дайындамалары "қарқынды" дайындамаларға жатады, Вi мәндерінің шегінде 0,25 -тен 0,5-ке дейін ауысу аймағы орналасады; мұндай мәнде дене есебін "қарқынды" түрде жүргізген дұрыс.

"Қарқынды" дайындаманың қыздырғыштығын не тұрақты жылу тасқыны, не тұрақты пеш температурасы негізінде жүзеге асыруға болады,

О_n дене қыздырғыштығының жылдамдығы жылудың Fq денеге өтуіне тура пропорционал және дененің жылу сыйымдылығына қайта пропорционал, град/сағ,

,

мұнда q₀- мешікті жылу ағыны;

F- дене қыздырмасының беті;

G-дене массасы, кг;

C_cp- дененің орташа сыйымдылығы, C_cp= (C₁+C₂+... + C_n)/n,

мұнда C₁, C₂, C_n- температуралардың әрбір ұзақтығына жылу сыйымдылығы (қосымшаны қараңыз, 1-кесте), n-ұзақтықтар саны;

G/ F дененің меншікті массасы қыздырғыштың меншікті қайтымды көлемі болып табылады. V дененің көлемін F қыздырғышының бетіне қатысты қабаттың S₀ жуандығы немесе радиусы (i₀= S₀ /2 пластина үшін) арқылы көрсетуге болады.

Пластина үшін ,

мұнда ρ - дене тығыздығы, кг/м³;

цилиндр үшін ;

шар үшін

Жалпы жағдайда, дененің әртүрлі формаларын біріктіріп мынаны аламыз:

,

мұнда к₁-дене формасының коэффициенті (к₁=1 пластинасы үшін; бүйір беті жағынан ғана қызатын к₁=2 цилиндр үшін; барлық жатқан қызатын к₁=3 шар үшін).

Қыздырманың жылдамдығы үшін жалпыланған формула мынадай түрге енеді:

, град/сағ.

Бұдан l₀ дененің бірдей айқындаушы өлшемі және й бетіне меншікті жылу ағыны кезінде пластикаға қарағанда шардың қызу жылдамдығы 3 есе, ал цилиндрдікі 2 есе артық.

t_n=const шартындағы дене қыздырғыштығы (үшінші тектің шектеулі шарттары)

Егер пештегі температурасы белгіленген деңгейде дененің қызу процесі бойында көрсетіліп тұрса, онда температуралық және жылылық диаграммалары мынадай сипатта болады

5.1 сурет

Қызу процесі кезінде жылулық ағыны пештен денеге q_max-тан q_min -ға дейін азаяды, нөлге дейін жетуге тырысады, себебі дене температурасы пеш температурасына ұмтылады.

Денеге температуралардың әркелкілігі әуелі барынша жоғарылайды, ал кейін нөлге дейін төмендейді.

Бұл ретте дененің температурасын анықтау үшін теңдеу мынадай болады

(5.1)

немесе

,

мұнда

;

F₀ Фурье өлшемі 2S жуандығы бар пластина үшін

; (5.2)

а - температура өткізгіш коэффициенті, ,

R радиусты цилиндр үшін , 5.3)

T⁰_M;T_M- материалдың бастапқы және соңғы температурасы.

"Қарқынды" дайындамалардың қызу уақыты қалай анықталады

пластина үшін , (5.4)

цилиндр үшін . (5.5)

Фурье критерий номограмма бойынша анықтайды (қосымшаны қараңыз). Ол үшін мына формула арқылы θ өлшеусіз көлемін анықтайды

(5.6)

және Вi критерий

, (5.7)

мұнда (5.8)

Дата добавления: 2015-11-03