Расчет горения топлива. Расчет времени нагрева по зонам печи, страница 3

где λ - коэффициент теплопроводности, Вт/м², λ=26,8Вт/м²  [4]

B_i==0,18.

Определяем среднюю температуру металла в методической зоне

t^м.з._ср,ºC

t^м.з._ср=0,5∙[0,5∙ (t_м^н+t_м)+0,5∙ (t_м^к+t_м)],                                                                     (41)

t^м.з._ср=0,5· [0,5∙ (20+20)+0,5∙ (690+1150) =930ºC.

По найденным значениям B_i и Q^м_пов по номограмме для поверхности пластины найдем критерии Фурье F_о,

F_о=7,5.

Определяем время нагрева металла в методической зоне печи τ ^м_н,ч

τ ^м_н=F_о∙;                                                                                                              (42)

где a-коэффициент температуропроводности,м²/c; a=5,8 ∙10⁶ м²/c

τ ^м_н= 7,5∙=2,4ч.

Определяем температуру  центра заготовки в конце методической зоны t^к_ц,ºC

t^к_ц = t^м_ср-Q_ц∙(t^м_ср-t_м^н),                                                                                               (43)

где Q_ц-температурный критерий; Q_ц=0,3  [4]

t^к_ц= 1156,6- 0,6∙ (1156,6-20)=474,6ºC.

Расчет времени нагрева в сварочной зоне

Находим среднюю температуру сварочной зоны t^св_ср,ºC

t^св_ср=,

t^св_ср= =1218,3ºC.

Находим парциальное давление СО₂ и Н₂О, кПа

Р_СО2=98,1∙СО₂,

Р_Н2О=98,1∙Н₂О,

Р_СО2=98,1∙0,108=10,5 кПа,

Р_Н2О=98,1∙0,102=10,0 кПа.

Находим произведения парциального давления и эффективной длины луча Р_СО2∙S^св.в_эф, Р_Н2О∙S^св.вэф,кПа

Р_СО2∙S^св.в_эф=10,5 ∙1,19 =12,5 кПа,

Р_Н2О∙S^св.в_эф=10,0 ∙1,19=11,9 кПа,

Р_СО2∙S^св.н_эф=10,5 ∙1,2=12,6 кПа,

Р_Н2О∙S^св.н_эф=10,0 ∙1,2=12,0 кПа.

По номограммам находим степени черноты дымовых газов и поправочный коэффициент для верхней сварочный зоны ε_Н2О,ε_СО2, β

ε_Н2О=0,07; ε_СО2=0,09;  β=1,4.

Находим степень черноты дымовых газов ε^св.в

ε^св.в=ε_СО2+β∙ε_Н2О,                                                                                                     (44)

ε^св.в =0,07+1,4∙0,09 =0,2.

Для нижней сварочной зоны степень черноты дымовых газов

ε_СО2=0,072; ε_Н2О=0,08;  β=1,4.

Находим степень черноты дымовых газов  ε^{св н}

ε^свн.=ε_СО2+β ∙ ε_Н2О,                                                                                                   (45)

ε^{св н}=0,072+1,4 ∙0,08=0,18

Находим приведённую степень черноты ε_пр^св.в

ε_пр^св.в=ε_м∙,                                                           (46)

ε^св.в_пр=0,8∙=0,5.

Определяем по длине сварочной зоны коэффициент теплоотдачи излучения α^св.в_изм, Вт/(м²∙К)

α^св.в_изм=,                                       (47)

α^св.в_изм==5,67∙0,5∙=374,9 Вт/(м²∙К⁴)

Определяем температурный критерий Q и Bi      

Q^св=,                                                                                                            (48)

Q^св==0,2;

i=,                                                                                                              (49)

где λ-коэффициент теплопроводности, Вт/м², λ=26,8 Вт/м²   [4]

Bi==1,1.

По критериям Q и Bi находим критерии Фурье F_о,

F_о =0,9.

Определяем время нагрева металла в сварочной зоне τ_св,ч

τ_св=F_о∙,                                                                                                               (50)

где а - коэффициент температуропроводности, м ²/с; а=5,8∙10^-6м²/с    [4]

τ _св=0,9 =0,2ч.

Определяем среднюю температуру металла в сварочной зоне t_cв.ºC

t_св=0,5∙[0,5∙(t^н_п+t^н)+0,5∙(t^к_п+t^к_ц)t],                                                                          (51)

t_к= (900-1000) ºC,

t_св=0,5∙[0,5∙(20+20)+0,5∙(1150+1000)]=547,5ºС.

Определяем температуру центра заготовки в конце зоны t^ч_ц, ºC

t^ч_ц=t^св_г-Q_ц∙(t^св_г-t^св_н),                                                                                                 (52)

где Q_ц – температурный критерий, Q_ц=0,4-06     [4] 

t^ч_ц=1280 - 0,6 ∙ (1280 –547,5) =840,5 ºC.

Расчет времени нагрева в томильной зоне

Определяем перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны ∆t_н,ºC

∆t_н = t^св_пов- t^св_ц,                                                                                                                                                                  (53)

где t^св_пов -температура поверхности заготовки, ºС

t^св_ц -температура центра заготовки, ^ºС

∆t_н=1429,6 -1150= 279,6 ≈280ºC.

Допустимый перепад температуры в конце нагрева ∆t_к,ºС

∆t_к=50ºC.

Находим степень выравнивания температуры S_выр

S_выр=,                                                                                                                 (54)

S_выр==0,2.

При коэффициенте симметричности нагрева  μ=1 критерий Фурье

F_о=1,4.

Определяем среднюю температуру металла в томильной зоне  t^т_ср,ºС