ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 87
Скачиваний: 0
kv = -~- ) . Согласно критерию яі д л я натуры и модели имеем
( О 2
Отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' г п \ |
т г ) |
V/ |
— . |
(169) |
Уравнение |
(169) |
перепишем в виде |
|
|
|||
где |
|
|
y; = |
u r —я |
k3, |
|
(170) |
|
4 |
W |
i |
|
(171> |
||
|
|
|
|||||
М а с ш т а б о м |
расхода |
дымовых |
газов |
является |
в ы р а ж е н и е |
||
М а с ш т а б расхода дымовых |
газов можно т а к ж е |
определить |
|||||
исходя из критерия |
Re |
|
|
|
|
|
|
|
|
т-і |
wl |
|
w'V |
|
|
|
я 6 |
= Re = |
= |
= |
idem ; |
|
|
|
|
|
v |
|
v' |
|
|
|
|
|
w |
n |
V |
|
|
Расход дымовых газов равен произведению их скорости те чения на площадь поперечного сечения рабочей камеры печи, т. е.
у г |
wF |
^2 w |
v' |
w'F' |
ш' |
откуда |
|
|
|
|
|
J ?L = _ L . i ! r _ _ |
|
(174) |
|||
|
|
|
Г |
|
|
П р и р а в н и в а я выражения |
(173) |
и |
(174), |
получим |
|
К = |
^ = |
п |
^ . |
|
(175) |
И з сравнения выражений |
(175) |
и |
(172) |
видно, что k3 |
v' |
= —-, |
|||||
|
|
|
|
|
V |
т. е.
6 * |
1 6 3 |
Критерий, описанный выражением (176), является дополни тельным к критерию, описанному выражением (164), условием выбора газовой среды для моделей печи.
При выборе газовой среды д л я модели печи необходимо вы полнять условие критерия Я2 = К/= - г\'/' = іс1ет, согласно которо му масштаб коэффициентов поглощения дымовых газов и газа
модели печи должен удовлетворять условию |
|
|||||
|
|
*.г = - £ • = |
— • |
|
(177) |
|
|
|
|
k |
п |
|
|
Газовая |
среда |
модели |
д о л ж н а |
т а к ж е |
удовлетворять крите |
|
риям ліз Ц л и , т . е . эксперимент должен удовлетворять |
условиям |
|||||
|
|
— |
= - ^ 7 — > |
|
(178) |
|
|
|
|
= / г 2 |
— . |
|
(179) |
|
|
|
Еп |
Е'п |
|
|
Свойства поверхностей моделей слитков должны |
отвечать |
|||||
требованиям |
критерия лі2 — аа=а„ |
= i d e m , |
т . е . поглощательная |
|||
способность |
поверхности |
слитков |
модели |
и натуры |
должны |
|
быть одинаковой. |
|
|
|
|
|
|
Следовательно, |
можно |
сделать |
вывод о |
следующей |
последо |
|
вательности приближенного моделирования нагрева слитков в
пламенных |
печах. |
|
|
|
|
|
|||
|
1. |
Определение |
геометрического |
масштаба |
моделирования |
||||
л и |
исходя |
из |
технических |
соображений и требовании |
крите |
||||
рия |
(164). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Выбор рабочей среды |
(газа, |
жидкости) |
модели |
печи н |
|||
материала |
моделей |
слитков |
в соответствии с критерием (164). |
||||||
3. Проектирование и изготовление установки |
для моделиро |
||||||||
вания |
нагрева |
слитков, состоящей |
из модели |
печи, |
моделей |
||||
слитков, нагревателя рабочей среды модели и контрольно-изме рительной аппаратуры .
4. Выполнение внутренних контуров модели печи, а т а к ж е модели нагреваемых слитков и заготовок геометрически подоб
ными |
натуре с масштабом геометрического подобия п= |
. |
||||
5. |
Определение |
температуры рабочей |
среды модели по |
|||
симплексу |
(168). |
|
|
|
|
|
6. Расчет коэффициента гомохронности времени нагрева на |
||||||
туры |
и модели, исходя из критерия |
(164). Поскольку |
теплофи- |
|||
зические коэффициенты изменяются |
с |
температурой, |
следует |
|||
ожидать, что коэффициент гомохронности за период |
нагрева |
|||||
будет |
изменяться. |
|
|
|
|
|
7. Расчет расхода газа для модели печи в соответствии с |
||||||
критериями |
(170) и |
(175). |
|
|
|
|
8. Проведение предварительных экспериментов для выпол
нения требований |
критериев (177)—(179) и |
яп. |
||
9. Проведение |
экспериментов по моделированию температур |
|||
ных полей слитков и заготовок. |
|
|
||
10. Пересчет |
экспериментальных |
данных |
по моделированию |
|
на температуру |
металла и время |
нагрева |
заготовок в натуре. |
|
ГЛАВА IX
ЭК С П Е Р И М Е Н Т А Л Ь Н АЯ УСТАНОВКА
ДЛ Я П Р И Б Л И Ж Е Н Н О Г О М О Д Е Л И Р О В А Н И Я НАГРЕВА
КУЗНЕЧНЫХ ЗАГОТОВОК
30. ОБЪЕКТ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Моделирование нагрева одиночных (один слиток на подине)
кузнечных слитков проводилось в печи № 21 Н К М З |
им. В . И . Л е |
||||||||||
нина. Эта печь является |
кузнечной |
регенеративной |
нагрева |
||||||||
тельной лечыо с двухсторонним обогревом и выдвижной |
поди |
||||||||||
ной. |
Она |
предназначается |
д л я нагрева |
крупных |
слитков |
под |
|||||
ковку |
на |
гидравлическом |
ковочном |
прессе усилием |
10 000 |
тс. |
|||||
Во время проведения экспериментов печь отапливалась |
камен |
||||||||||
ноугольным генераторным |
газом . |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Характеристика печи J6 21 |
|
|
|
|
||||
Длина |
подины, мм |
|
• |
|
|
• |
10160 |
|
|||
Ширина подины, |
мм |
|
|
|
|
|
3950 |
|
|||
Высота |
рабочего |
пространства, мм |
|
|
|
4000 |
|
||||
Расход генераторного газа, м3 /ч |
|
|
. |
4500 |
|
||||||
Удельное количество |
продуктов горения |
и у , |
м3 /м3 |
|
2,1 |
|
|
||||
Количество продуктов |
горения vr, м3 /ч |
|
|
пе- |
9450 |
|
|||||
Температура продуктов горения в рабочем пространстве |
^ ^ |
|
|||||||||
Число дымоотводяших |
каналов, шт. |
|
|
|
16 |
|
|
||||
Сечение одного канала, мм: |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
высота |
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
ширина |
|
|
|
|
|
|
600 |
|
|
|
В качестве контрольного опыта дл я отработки необходимых для подобия условий моделирования нагрева и о х л а ж д е н и я оди ночных кузнечных слитков использован опыт по ускоренному нагреву холодного кузнечного слитка стали 90ХФ массой 88 т диаметром верхней части 1735 и нижней 1660 мм, длиной тела 3600 и общей длиной 5090 мм ([17], см. рис. 21).
Укладка опытного слитка |
на |
подине печи |
показана на |
рис. 48. Н а рис. 49 показано |
размещение горячих спаев платина - |
||
платинородиевых ( П П ) термопар |
в теле опытного |
слитка. |
|
Повышение температуры печи и слитка в процессе экспери ментального нагрева показано на рис. 50.
Рис. 48. Размещение слитка стали 90ХФ массой 88 т в печи:
I — печь; 2 — слиток 90ХФ; 3 — сводовая термопара ПП; 4 — выход термопар ПП; 5 — проложка
|
|
|
|
• j |
|
|
|
|
|
-5 |
{*_. |
г |
|
Рис. |
49. |
Размещение термопар |
в |
|
© |
|
|
1 |
|
||||
/—3 |
в |
слитке массой 88 т |
1050 |
|
||
|
|
|
3600 |
т |
|
О 200 W BOD 800 WOO /200 МО /В00 WOO, Т.мин
Рис. 50. Повышение температуры печи и слитка при ускоренном нагреве холодного слитка стали 90ХФ массой 88 т
Р а с х од генераторного газа |
vq, М3 /Ч |
В разные |
периоды нагре |
|
ва составлял: |
|
|
|
|
в начальный период нагрева 900; |
|
|
||
в конце первого периода нагрева |
(перед |
выдержкой при |
||
900° С) |
3800; |
|
|
|
во время в ы д е р ж к и при 900° С — 3000; |
|
|||
при |
повышении температуры после |
в ы д е р ж к и при 900° С — |
||
4500; |
|
|
|
|
при |
высокотемпературной |
выдержке — 3100. |
|
|
|
31. ВЫБОР РАБОЧЕЙ |
СРЕДЫ |
МОДЕЛИ |
ПЕЧИ |
|
И МАТЕРИАЛА МОДЕЛЕЙ |
СЛИТКОВ |
||
Состав рабочей среды модели печи, моделирующей печные газы печи-натуры выбирали по критерию подобия внешнего теплообмена [выражение (165)].
• а'/Ог
|
О |
100 |
200 |
300 |
t00 |
500 |
BOO |
700 |
800 |
|
300 |
1000 |
1WO |
fZOO |
t°C |
|||
|
О' |
10 |
го |
JO |
tO |
50 |
SO |
70 |
00 |
|
90 |
100 |
110' |
1Z0 |
t°c |
|||
Рис. |
51. |
Зависимость кинематической |
|
вязкости |
и |
температуропроводности |
||||||||||||
печных газов |
(сплошные |
линии) |
и воздуха |
(штриховые |
линии) |
от |
темпе |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ратуры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходя |
из технических соображений и требований |
критерия |
||||||||||||||||
(164), |
назначен |
геометрический |
масштаб |
моделирования |
п, |
|||||||||||||
равный |
10. |
Согласно |
критерию |
(168) |
масштаб |
температур |
так |
|||||||||||
ж е |
равен 10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При |
повышении температуры |
дымовых |
газов в печи-натуре |
|||||||||||||||
до |
1300° С |
изменение |
их |
кинематической |
|
вязкости |
и |
|
коэффи |
|||||||||
циента |
температуропроводности |
показано |
сплошными |
линиями |
||||||||||||||
на рис. 51. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Д а н н ы е |
д л я |
графика, |
показанного |
на рис. 51, взяты |
из |
ра |
||||||||||||
бот Е. И. Казанцева |
[40] и В . А. Кривандина, |
Б . Л . |
М а р к и н а |
|||||||||||||||
(«Металлургические печи». М., |
«Металлургия», |
1967). |
|
|
|
|
||||||||||||
В качестве |
газовой |
среды |
печи-модели |
выбран |
воздух, так |
|||||||||||||
к а к при его нагревании до |
130° С |
кинематическая |
вязкость и |
|||||||||||||||
коэффициент |
температуропроводности |
изменяется |
|
приближенно |
||||||||||||||
подобно |
(пропорционально) |
таким |
ж е |
величинам |
д л я |
печных |
||||||||||||
газов (рис. 51). Поэтому отношения — и |
|
д л |
я |
пропорцно- |
||||||||||||||
нальных |
температур |
приближенно |
равны, |
что и требуется |
д л я |
|||||||||||||
удовлетворения |
критерия |
(165). Т а к ж е |
удовлетворительно |
вы |
||||||||||||||
полняются д л я |
воздуха |
и |
печных |
газов |
требования |
второго |
||||||||||||
критерия |
дл я выбора |
газовой |
среды |
модели печи [см. выраже |
||||||||||||||
ние (176)]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Критерий |
(177)—(179) |
д л я |
печных |
газов |
и |
воздуха |
выра |
|||||||||||
ж а ю т противоречивые |
требования . По' критерию |
(177) коэффи |
||||||||||||||||
циент поглощения |
воздуха |
д о л ж е н |
быть |
в |
10 ра з больше |
этого |
||||||||||||
ж е коэффициента |
д л я печных |
газов. Однако в |
действительности |
|||||||||||||||
воздух во много ра з более «прозрачен» |
дл я |
тепловых |
лучей, |
|||||||||||||||
чем печные^ газы. Поэтому выполнение |
в экспериментах |
по мо |
||||||||||||||||
делированию |
нагрева |
металла требований |
критерия (177) |
при |
||||||||||||||
ведет к повышенной температуре |
моделей слитков |
по сравнению |
||||||||||||||||
с температурой |
натуры. Однако |
использование |
критериев |
(178) |
||||||||||||||
и(179) приводит к противоположным результатам: в модели
печи действительные интенсивности и теплове потоки умень шают температуру модели слитка.
Компенсировать противоречивые требования этих критериев можно с помощью специально поставленных предварительных экспериментов, о которых будет сказано ниже.
М а т е р и а л модели слитка выбирают исходя из требований критерия подобия внутреннего теплообмена [см. выражение (166)].
В качестве материала д л я изготовления моделей слитка ис пользовали бетон с каменным щебнем, температуропроводность которого [40]
а'ы = — |
= — |
— |
= 0,00275 м2 /ч. |
|
||
|
су' |
0,2-2000 |
|
|
|
|
Среднее значение коэффициента |
температуропроводнорти д л я |
|||||
высокоуглеродистой |
стали 90ХФ |
при |
ковочных |
температурах |
||
составляет о . м =0,038 |
м 2 /ч [40]. |
|
|
|
|
|
В соответствии с критерием |
(164) отношение |
коэффициентов |
||||
температуроводности |
|
|
|
|
|
|
|
а^_= |
0,00275 = |
Q |
^ |
|
|
|
аи |
0,038 |
|
|
|
|
Это примерно тот результат, который необходим дл я моде лирования в конце процесса нагрева (см. табл . 9) .
