Нагрев стальной заготовки при постоянной температуре печи: Методические указания к лабораторной работе по основам тепломассообмена

Министерство образования

 Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский  государственный

 индустриальный

 университет»

Кафедра  теплофизики  и  промышленной

 экологии

НАГРЕВ  СТАЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ 

ПРИ  ПОСТОЯННОЙ  ТЕМПЕРАТУРЕ

 ПЕЧИ

Методические указания к лабораторной работе

по основам тепломассообмена.

Для  студентов всех специальностей.

Новокузнецк

2003

УДК 536.24

Р24

Рецензент:

кандидат технических наук,

доцент кафедры теплогазоснабжения

и вентиляции ГОУ ВПО «СибГИУ»

Р 24   Драничников Н.А. Нагрев стальной заготовки при

постоянной температуре печи: Метод. указания к лабораторной работе.-Новокузнецк: Изд. центр ГОУ ВПО «СибГИУ»,

2003. – 14 с.

Дана методика проведения симметричного нагрева стальной цилиндрической заготовки при постоянной температуре печи с целью определения экспериментального времени нагрева заготовки до заданной температуры ее центра. Дается методика определения теоретического времени нагрева для условий, при которых проводился эксперимент. Производится сравнение теоретической и экспериментальной длительности нагрева.

Рекомендуется для студентов всех специальностей.

1. ТЕХНИКА  БЕЗОПАСНОСТИ  И  ОРГАНИЗАЦИЯ

 РАБОТЫ

Данная лабораторная работа может выполняться только после обязательного прослушивания общего инструктажа по правилам техники безопасности в лаборатории тепломассообмена. После прослушивания инструктажа каждый студент расписывается в журнале техники безопасности.

К проведению экспериментов на лабораторной установке можно приступать только по разрешению преподавателя или лаборанта после тщательного изучения всей последовательности действий. Листок черновика с таблицей для записи экспериментальных данных и часы с минутными делениями должны быть приготовлены до начала нагрева заготовки в печи.

Выполнение данной лабораторной работы связано со следующими опасностями:

-  получение термического ожога;

-  поражение электрическим током;

-  получение механических травм.

Чтобы не получить термического ожога, следует избегать прикосновения тела с нагретой частью электропечи после нагрева, а также с образцом и термопарой, извлечённых из электропечи после нагрева. При посаде и выдаче образца следует использовать специальные захваты.

Для соблюдения электробезопасности нельзя прикасаться  к клеммам электрического щита, которые находятся под напряжением. Необходимо уметь отключать электрический щит и общий рубильник лаборатории.

Механические травмы могут быть получены при плохом, захвате металлических образцов для подачи в печь и выдачи из печи, когда заготовка может упасть на ноги исследователя. Поэтому переносимая заготовка должна надёжно удерживаться специальным захватом.

Для обеспечения сохранности поверхности лабораторного стола опытные заготовки необходимо ставить  на асбоцементную плиту, установленную на огнеупорных кирпичах.         

Черновики журнала наблюдений должны быть подписаны ведущим преподавателем. Их необходимо хранить и предъявлять преподавателю при защите отчета по данной лабораторной работе.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Цель данной лабораторной работы – изучение закономерностей нагрева при постоянной температуре печи, определение экспериментального и расчётного времени нагрева и их сравнение.

Нагрев заготовок при постоянной температуре в рабочем пространстве печи является одним из распространённых в практике режимов нагрева. При таком нагреве температуру в печи поднимают до заданного значения и поддерживают на этом уровне в течение всего времени нагрева с помощью средств автоматики или вручную. В реальных условиях, из-за инерционности системы, где осуществляется регулирование температуры ( печь плюс система регулирования), идеального постоянства температуры печи достичь невозможно. То есть температура печи на практике колеблется около заданного уровня, который можно брать в расчётах как заданную постоянную температуру печи.

В рабочем пространстве печи тепло передаётся на поверхность нагреваемой заготовки обычно путём излучения и конвекции. От поверхности заготовки к её центру тепло передаётся теплопроводностью.

В большинстве случаев в печах нагревают заготовки, которые в исходном состоянии имеют одинаковую температуру по всему сечению, равную температуре окружающей среды. После загрузки в печь у заготовок сначала нагреваются поверхностные, а затем и внутренние слои. Для прохождения фронта тепла от поверхности к центру, в массивных заготовках, требуется определённое время. После того, как фронт тепла  достигнет центра заготовки, начинает расти и температура центра. Далее будет происходить увеличение температуры, как поверхности, так и центра заготовки, одновременно.