Тогда плотность теплового потока на поверхности нагреваемых заготовок в начале методической зоны будет:
qпов=спр[
]= 2,008[((800+273)/100)4-
-((10+273)/100)4]=26479,069 Вт/м2
Разность между поверхностью и центром заготовок
Dtм=
= 0,18·26479,069·0,5/51,8=46,006 оС, что меньше допустимой разности
температур
Dtдоп=
, где sдоп- принятое допустимое напряжение, МПа/м2;
sдоп=460 Мпа/м2,
b- коэффициент линейного расширения; b=11,1·10-6,
Е- модуль упругости, МПа/м2; Е=20,2·104 МПа/м2.
Dtдоп=1,4·460/(11,1·10-6·20,2·104)=287,218 оС
Считаем, что температура печи в конце методической зоны равна температуре сварочной зоны tпеч.св.2=tсв, будет превышать конечную температуру нагрева металла на 50 оС.
tпеч.св.2=tсв=tпов.кон.+50=1150+50=1200 оС
плотность теплового потока на поверхности заготовок в конце нагрева:
qпов.кон.=
= 2·26,3·30/0,18=8767 Вт/м2.
Температура печи в конце томильной зоны:
tпеч.т.=100
=1195 оС.
Таким образом, установленный температурный режим (рис. 2) предусматривает:
§ Подъем температуры печи в методической зоне от tух=800 оС до tпеч.св.=1200 оС;
§ Сохранение в сварочной зоне постоянной температуры tсв=1200оС;
§ Снижение температуры в томильной зоне до tпеч.т.=1195 оС.
Разобьем температурную кривую на 3 участка в методической зоне. Расчет все трех участков сведем в таблицу 4.
Таблица 4. Расчет времени пребывания заготовок в методической зоне ее длины.
|
Величина |
Обозначение |
Размерность |
Формула или обоснование |
Расчет |
|
I участок |
||||
|
Начальная температура металла |
tнач |
оС |
Задана |
15 |
|
Средняя температура заготовки на 1 уч. |
tср.з.1 |
оС |
Задаемся |
110 |
|
Коэф. теплоотдачи |
||||
|
§ В начале зоны |
aнач.1 |
|
|
26479,069/(800- -15)=33,731 |
|
§ В конце зоны |
aкон.1 |
|
|
1,851·[(1203/100)4-(493/100)4]/ /(930-220)= =55,229 |
|
§ Средний |
aср.1 |
|
0,5·(aнач.1+aкон.1) |
0,5(33,731+ +55,229)=44,480 |
|
Угловой коэф. |
j |
По прил. VIII [3] |
0,4 |
|
|
Зазор между заготовками |
а |
м |
Принимаем |
0,2 |
|
Ширина заготовки |
b |
м |
Задана |
0,18 |
|
Высота заготовки |
h |
м |
Задана |
0,18 |
|
Коэф. теплоотдачи на затемняемую сторону |
aз.1 |
|
aср(1-j) |
44,480(1-0,4)0,2/(2·0,18)= =14,827 |
|
Критерий Bi для заготовок в направлении поверхности пода |
||||
|
Bi1 |
|
44,480·0,18/49,7= =0,161 |
||
|
Bi2 |
|
14,827·0,5· ·0,18/49,7=0,027 |
||
|
Температурный критерий для поверхности в конце 1-го участка |
qпов.1 |
|
(1000-220)/(1000- -15)=0,794 |
|
|
Коэф. температуропроводности |
а |
|
По tср. зач.1из таблицы 4.2 |
0,0475 |
|
Коэф. зависящий от критерия Bi |
d |
- |
По прил. 6[2] |
0,1518 |
|
d |
- |
По прил. 6[2] |
0,0236 |
|
|
Р1 |
- |
По прил. 6[2] |
0,948 |
|
|
N2 |
- |
По прил. 6[2] |
1,004 |
|
|
Время нагрева заготовок |
tсв.1 |
ч |
|
Ln(0,948·1,004· ·/0,771)/(0,0475· (0,1518/0,182+ +0,0236/(0,5· ·0,182))=0,502 |
|
Критерий Фурье в направлении к площади пода: |
||||
|
Fo1 |
|
0,0475·0,502/ /0,182=0,736 |
||
|
Fo2 |
|
0,0475·0,502/ (0,18·0,5)2=2,945 |
||
|
Температурные критерии |
qц.1 |
По прил. 4[2] |
0,85 |
|
|
qц.2 |
По прил. 4[2] |
0,95 |
||
|
Критерий центра низа заготовок в конце 1-го участка |
qцн.1 |
qц.1·qц.2 |
0,95·0,85= =0,8075 |
|
|
Температура центра низа заготовок в конце 1-го участка |
tцн.1 |
оС |
tпеч.1-qцн.1(tпеч.1- tнач) |
950-0,8075· ·(950-15)= =206,54 |
|
Средняя температура заготовки в конце 1-го участка |
tср.1 |
оС |
0,5(tпов.1к+tцн.1) |
(220+206,54)/2= =213,27 |
|
δtcр.ц |
% |
(t΄cр.ц-tcр.ц)/t΄cр.ц·100% |
(110-111)/110· ·100%=0,7<3% |
|
|
II участок |
||||
|
Температура центра заготовки |
tср.ц.2 |
оС |
Задаемся |
290 |
|
Коэф. теплоотдачи |
||||
|
§ В начале зоны |
aнач.2 |
|
aнач.2=aкон.1 |
55,229 |
|
§ В конце зоны |
aкон.2 |
|
|
1,671 [(1343/100)4-(683/100)4]/ (1070- -410)=76,854 |
|
§ Средний |
aср.2 |
|
0,5·(aнач.2+aкон.2) |
(55,229+76,854)/2=66,042 |
|
Коэф. теплоотдачи на затемняемую сторону |
aз.2 |
|
aср.2(1-j) |
66,042·(1-0,4)·0,2·0,5/0,18= =22,014 |
|
Критерий Bi для заготовок в направлении поверхности пода |
||||
|
Bi1 |
|
66,444·0,18/43,9= =0,272 |
||
|
Bi2 |
|
22,148·0,5· 0,18/43,9=0,045 |
||
|
Температурный критерий для поверхности в конце 2-го участка |
qпов.2 |
|
(1000-410)/(1000- -213,27)=0,753 |
|
|
Коэф.температуропроводности |
а |
|
По tср. зач.2 из таблицы 4.2 |
0,035 |
|
Коэф. зависящий от критерия Bi |
d |
- |
По прил. 6[2] |
0,2390 |
|
d |
- |
По прил. 6[2] |
0,0397 |
|
|
Р1 |
- |
По прил. 6[2] |
0,912 |
|
|
N2 |
- |
По прил. 6[2] |
1,006 |
|
|
Время нагрева заготовок |
tсв.2 |
ч |
|
Ln(0,912·1,006· ·0,746)/(0,035· ·(0,239/0,182+ 0,0397/(0,5·0,18)2=0,474 |
|
Критерий Фурье в направлении к площади пода: |
||||
|
Fo1 |
|
0,035·0,474/ /0,182=0,513 |
||
|
Fo2 |
|
0,035·0,474/(0,5· ·0,18)2=2,051 |
||
|
Температурные критерии |
qц.1 |
По прил. 4[2] |
0,88 |
|
|
qц.2 |
По прил. 4[2] |
0,9 |
||
|
Критерий центра низа заготовок в конце 2-го участка |
qцн.2 |
qц.1·qц.2 |
0,9·0,88= =0,792 |
|
|
температура центра низа заготовок в конце 2-го участка |
tцн.2 |
оС |
tпеч.2-qцн.2(tпеч.2- tср.1) |
1000-0,792(1000-213,27)=378,99 |
|
Средняя температура заготовки в конце 2-го участка |
tср.2 |
оС |
0,5(tпов.2к+tцн.2) |
(410+378,99)/2= =394,49 |
|
δtcр.ц |
% |
(t΄cр.ц-tcр.ц)/t΄cр.ц·100% |
(290-292)/290· ·100%=1<3% |
|
|
III участок |
||||
|
Температура центра заготовки |
tср.з.3 |
оС |
Задаемся |
460 |
|
Коэф. теплоотдачи |
||||
|
§ В начале зоны |
aнач.3 |
|
aнач.3=aкон.2 |
76,854 |
|
§ В конце зоны |
aкон.3 |
|
|
1,576[(1473/100)4-(883/100)4]/ (1200-610)= =110,641 |
|
§ Средний |
aср.3 |
|
0,5·(aнач.3+aкон.3) |
(76,854+110,641)//2=93,747 |
|
Коэф. теплоотдачи на затемняемую сторону |
aз.3 |
|
aср.3(1-j) |
93,747·(1-0,4)·0,2·0,5/0,18= =31,249 |
|
Критерий Bi для заготовок в направлении поверхности пода |
||||
|
Bi1 |
|
93,747·0,18/36,8= =0,459 |
||
|
Bi2 |
|
31,249·0,5· 0,18/36,8=0,076 |
||
|
Температурный критерий для поверхности в конце 2-го участка |
qпов.3 |
|
(1135-610)/(1135- -394,49)=0,695 |
|
|
Коэф. температуропроводности |
а |
|
По tср. зач.2 из таблицы 4.2 |
0,025 |
|
Коэф. зависящий от критерия Bi |
d |
- |
По прил. 6[2] |
0,3864 |
|
d |
- |
По прил. 6[2] |
0,0778 |
|
|
Р1 |
- |
По прил. 6[2] |
0,852 |
|
|
N2 |
- |
По прил. 6[2] |
1,013 |
|
|
Время нагрева заготовок |
tсв.3 |
ч |
|
Ln(0,852·1,013· /0,733)/(0,025· (0,426/0,182+ 0,232/(0,5·0,18)2) =0,401 |
|
Критерий Фурье в направлении к площади пода: |
||||
|
Fo1 |
|
0,025·0,409/ /0,182=0,309 |
||
|
Fo2 |
|
0,025·0,409/(0,5· ·0,18)2=1,238 |
||
|
Температурные критерии |
qц.1 |
По прил. 4[2] |
0,95 |
|
|
qц.2 |
По прил. 4[2] |
0,88 |
||
|
Критерий центра низа заготовок в конце 3-го участка |
qцн.3 |
qц.1·qц.2 |
0,95·0,88= =0,752 |
|
|
температура центра низа заготовок в конце 3-го участка |
tцн.3 |
оС |
tпеч.3-qцн.3(tпеч.3- tср.2) |
1135-0,752 (1135-394,49)=578,140 |
|
Средняя температура заготовки в конце 3-го участка |
tср.3 |
оС |
0,5(tпов.2к+tцн.2) |
(610+578,14)/2= =599,07 |
|
δtcр.ц |
% |
(t΄cр.ц-tcр.ц)/t΄cр.ц·100% |
(480-478,56)/ /478,56· ·100%=0,3<3% |
|
|
Время нахождения заготовки в методической зоне |
tсв |
ч |
tсв.1+tсв.2+tсв.3 |
0,502+0,475+ +0,401=1,378 |
|
Объем заготовки |
V |
м3 |
b3·h·l |
0,18·0,18·4= =0,1296 |
|
Масса заготовки |
g |
кг |
V·r |
0,1296·7780= =1008,29 |
|
Длина методической зоны |
Lм |
м |
|
55000(0,18+0,2)/ /(1008,29·2)· ·1,378=14,3 |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
tм