Программа дисциплины "Нагрев и нагревательные устройства кузнечно-штамповочного производства" (Содержание дисциплины)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

« 28 »        05          2001 г.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Нагрев и нагревательные устройства

кузнечно-штамповочного

производства.

Рекомендуется Минобразованием России для специальности

120400 - Машины и технология обработки металлов давлением направления подготовки дипломированных специалистов 651400 - Машиностроительные технологии и оборудование

Москва 2001

1. Цели и задачи дисциплины.

Подготовка специалистов к правильной эксплуатации нагревательных устройств кузнечно-штамповочного производства, к проектированию кузнечно-штамповочных участков и цехов.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Студент должен знать основы механики движения газов, теории теплопередачи, конструктивные особенности нагревательных устройств кузнечно-штамповочного производства; уметь выбрать тип нагревательного устройства и режим нагрева для конкретного технологического процесса ковки и горячей штамповки; уметь составить техническое задание на проектирование нового нагревательного устройства; выполнить расчет горения топлива, рассчитать тепловой баланс пламенных печей.

3.  Объем дисциплины и виды учебной работы.

4. Содержание дисциплины и виды занятий.

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

4.2. Содержание разделов дисциплины

1. Введение.

Необходимость нагрева металла при обработке металлов давлением. Требования к нагреву заготовок. Особенности пламенного нагрева и электронагрева заготовок.

2. Топливо и его сжигание.

Состав и свойства твердого, жидкого и газообразного топлива. Аналитическое определение теплоты сгорания топлива. Классификация, запасы, добыча и применение топлива. Цепная реакция горения топлива. Горение водорода, оксида углерода, метана. Табличные методы расчета горения жидкого и газообразного топлива. Температура горения топлива. Аналитическое определение калориметрической температуры горения топлива. Действительная температура горения топлива. Вопросы техники безопасности при сжигании топлива.

3. Механика движения газов.

Физическое состояние газов в печи. Статический, тезометрический и динамический напоры. Уравнение Бернулли для газа с учетом взаимодействия его с атмосферой. Истечение газов через открытые окна. Уравнение Бернулли для реального газа. Определение потерь на трение и местное сопротивления. Удаление печных газов. Расчет дымовой трубы.

4. Основы теории теплопередачи.

Нестационарные и стационарные температурные поля. Тепловой поток. Теплопроводность. Основное уравнение теплопроводности Фурье. Теплопроводность при установившемся одномерном потоке тепла через плоскую и цилиндрическую многослойные стенки. Теплопередача конвекцией. Свободная и вынужденная конвекция. Теплопередача через многослойную стенку с учетом конвекции. Передача тепла излучением. Излучательная способность тела. Коэффициенты поглощения, отражения и пропускания. Распределение интенсивности излучения абсолютно черного тела, Законы Планка, Стефана-Больцмана. Степень черноты тела. Излучение между двумя параллельными пластинами различной степени черноты. Излучение через отверстия и окна печи. Теплопередача излучением газов и пламени.

5. Режимы нагрева металла.

Физические свойства нагревательных тел. Влияние продуктов горения топлива на металл. Окисление стали при нагреве, Методы борьбы с окислением металла при нагреве. Температурный режим ковки и штамповки. Скорость нагрева. Технические возможности и допускаемая скорость нагрева. Критерий Био. “тонкое” и “массивное” тело. Время нагрева. Классификация режимов нагрева и их назначение.

6. Тепловой баланс и характеристики печей.

Тепловой баланс печи. Статьи прихода и расхода теплоты. Расход топлива. Теплотехнические характеристики печи. Критерии производительности печей.

7. Типы, конструкции и область применения печей.

Печи периодического действия. Щелевые печи. Камерные печи с закрывающимися окнами. Печи непрерывного действия. Проходные печи. Полуметодические печи. Методические печи. Печи с вращающимися тарельчатым и кольцевым подом. Нагрев в продуктах неполного сгорания топлива. Кольцевые и методические печи для безокислительного и малоокислительного нагрева. Нагрев в муфельных печах, в расплавах солей, нагрев в жидком стекле. Устройства для сжигания топлива. Классификация горелок. Правила обслуживания газовых печей. Форсунки. Схема горения мазута. Материалы для постройки печей. Огнеупорные материалы. Теплоизоляционные и общестроительные материалы. Рекуператоры и регенераторы. Классификация металлических рекуператоров. Расчет рекуператоров.

8.  Приборы регулирования работы печей. Приборы для замера температуры. Пирометры. Термопары. Манометры и расходомеры. Измерение и регулирование давления в печи. Регулирование коэффициента расхода топлива. Определение состава печных газов.

9. Нагрев в электропечах сопротивления. Особенности конструкции печей сопротивления. Нагревательные элементы. Области использования печей сопротивления.

10. Контактный и индукционный нагрев. Принципиальная схема и основные закономерности контактного нагрева. Схема установок контактного нагрева. Преимущества и недостатки контактного нагрева. Электровысадка.

Основы теории индукционного нагрева. Распределение электромагнитных волн в металлах. Распределение температуры по сечению нагревательных установок. Выбор оптимальной частоты тока. Типы индукторов и принципы их расчета. Источники тока повышенной и высокой  частоты.

11. Выбор нагревательных устройств.

Состояние и перспективы применения различных энергоносителей для нагрева металла. Сравнение коэффициентов полезного действия и стоимости нагрева при использовании различных способов нагрева. Капитальные затраты при нагреве различными способами. Основы выбора типа нагревательного устройства.

5. Лабораторный практикум. Не предусмотрено.

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

6.1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

1. Скворцов А.А., Акименко А.Д., Кузелев М.Я. Нагревательные устройства. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1965. 444с.

б) дополнительная литература:

1. Скворцов А.А., Акименко А.Д., Кузелев М.Я. Безокислительный и малоокислительный нагрев стали под обработку давлением. М.: Машиностроение., 1968. 268с.

2. Телегин А.С., Авдеева В.Г. Теплотехника и нагревательные устройства. М.: Машиностроение. 1985. 248с.

3. Кривандин В.А., Филимонов Ю.П. Теория, конструкции металлургических печей. Т.1. М.: Металлургия, 1978. 360с.

4. Мастрюков Б.С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей. Т.2. М.: Металлургия. 1978. 248с.

5. Богданов Э.Ф. Взаимосвязь теплотехнических показателей нагревательных печей