Общие сведения о нагреве металла. Пример расчета нагрева металла в четырехзонной методической печи, страница 8

По формуле (6) определим  и по найденным значениям  и  найдем безразмерный критерий Фурье для поверхности пластины по формуле (7):

.

Определим время нахождения металла во второй сварочной зоне по формуле (8):

.

Согласно полученным значениям  и  определим безразмерную температуру  для центра пластины и найдем температуру центра металла в конце второй сварочной зоны по формулам (5) и (4):

;

^оС.

По формуле (9) определим значение средней по сечению безразмерной температуры металла  в конце второй сварочной (в начале томильной) зоны:

.

По формуле (10) определим значение средней по сечению температуры металла в конце второй сварочной (в начале томильной) зоны:

^оС.

2.4. Томильная зона и размеры печи

Определим безразмерную температуру  для центра пластины по формуле (4):

.

Для среднеуглеродистой стали при среднемассовой температуре металла, определяемой по формуле (1):

, по табличным (см. табл. 2) данным найдем коэффициент температуропроводности – .

По формуле (11) определим безразмерный критерий Фурье:

.

Определим время нагрева металла в томильной зоне по формуле (8):

.

Определим общее время нахождения металла в печи:

.

Выполним расчёт основных размеров печи. Для обеспечения производительности  в печи должно одновременно находиться следующее количество металла:

.

Масса одной заготовки равняется:

.

Число заготовок, одновременно находящихся в печи равно:

.

При однорядном расположении заготовок общая длина печи равняется:

.

Ширина печи , следовательно, площадь пода печи равна:

.

Высоты отдельных зон печи оставим теми же, что были приняты при ориентировочном расчёте: высота печи в методической зоне , в сварочных зонах – , в томильной зоне – . Длину печи разобьем на зоны пропорционально времени нагрева, тогда:

длина методической зоны:

;

длина первой сварочной зоны:

;

длина второй сварочной зоны:

;

длина томильной зоны:

.

Напряжение пода печи по формуле (3) равняется:

Температура уходящих из печи газов, рассчитанная по формуле (2):

^оС, отличается от принятой в расчете ^оС, поэтому необходимо повторить весь расчет с новым значением температуры дымовых газов на входе в методическую зону, а затем построить профиль печи и распределение температуры дымовых газов и металла (поверхности, центра и средней по сечению) по длине печи (см. рис. 1).

3. ЗАДАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

3.1. Задания

Выполните расчет нагрева металла из углеродистой стали в четырехзонной методической печи производительностью Р т/ч (см. рис. 1), топливо типа Т, коэффициент расхода воздуха – n. Изделия в печи расположены в два ряда. Размеры заготовки: толщина – d, мм; ширина – b, м, длина – l, м.

В методической и сварочных зонах осуществляется двусторонний нагрев заготовок. Отношение тепловой мощности горелок в нижней зоне к общей тепловой мощности горелок равно М. Высота печи равна: в методической зоне– h_м, м; в первой сварочной зоне – h_св1, м; во второй сварочной зоне – h_св2, м; в томильной зоне – h_т, м.

Начальная температура заготовки равна t₀, ^оС. Температура поверхности металла на выходе из методической зоны равна t_м, ^оС, первой сварочной зоны – t_св1, ^оС.

Определите время нахождения металла в каждой из зон и их размеры; общее время нагрева металла и общую длину печи. Постройте схематическое изображение профиля печи, а также распределение температуры дымовых газов и металла (поверхности, центра, средней по сечению) по длине печи.

Последняя цифра