Файл: Золотухин Н.М. Нагрев и охлаждение металла.pdf

При нагреве металла в методических и полуметодических пе­ чах усредненная разность четвертых степеней абсолютных тем­ ператур может быть определена по формуле В. И. Тимофеева:

При ориентировочных расчетах теплоты, воспринятой метал­ лом, формулу (54) упрощают:

Q = а л + к ((т — ' м ) ^ а ф ,

<г — <м

С у м м а р н ый коэффициент а.-,+,; теплоотдачи конвекцией и из­ лучением при нагреве стальных заготовок в камерных печах оп­ ределяют по упрощенной формуле:

транспортировке нагретых заготовок от печи к ковочно-штампо- вочному оборудованию они о х л а ж д а ю т с я на воздухе за счет излучения и конвекции. Поверхность металла при обычных ме­ тодах нагрева покрыта окалиной, теплофизические свойства ко­ торой отличаются от свойств металла . Теплообмен заготовки

П е р ед началом ковки-штамповки верхний слой окалины счи­ щается или отлетает при первых ударах молота или нажатии

слоя окалины на поверхности металла не происходит та к назы­ ваемого идеального теплового контакта тел, т. е. температура поверхности металла в процессе охлаждения не становится рав­ ной температуре контактной поверхности инструмента, а всегда

КЛ А С С И Ф И К А Ц ИЯ Р Е Ж И М О В НАГРЕВА

ИО Х Л А Ж Д Е Н И Я

7.КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Совокупность начальных и граничных условий задачи,, со­ вместно с которыми решается дифференциальное уравнение теплопроводности, называется краевыми условиями задачи.

Начальные условия соответствуют значению температурного поля тела в начальный момент времени, т. е. в начальный мо­ мент нагрева или охлаждения . Так, если в начальный момент нагрева (охлаждения) температура в теле распределяется рав­ номерно, то начальное условие записывается в виде

или жидкой средой, т. е. определяют закон теплопередачи на поверхности тел. ,

Г р а н и ч н о е у с л о в и е п е р в о г о р о д а . Известно или з а д а е т с я изменение температуры поверхности тела во временина весь период теплопередачи. Математически это можно пред­ ставить выражением

При этом равны и тепловые потоки тел:

К а ж д о е граничное условие может комбинироваться с разны­ ми начальными условиями, образуя различные краевые условия задачи . Например, при граничном условии третьего рода в на­ чальный момент (т = 0) температура внутри тела может рас­ пределяться по закону параболы (одно краевое условие), тем­ пература в теле может быть равномерной по всему объему (вто­ рое краевое условие) и т. д.

Как отмечают А. И. Пехович и В. М. Жидких, граничное условие первого рода [выражение (65)] можно записать через

третьего рода. Кроме того, при записи граничного условия пер­ вого рода в виде граничных условий третьего рода уравнения всех четырех родов граничных условий содержат в левой части выражение теплового потока от поверхности внутрь тела. Одни граничное условие отличается от другого правой частью урав­ нений, описывающей закон поступления тепла к поверхности тела.

8 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИ ТОНКИЕ И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИ ТОЛСТЫЕ (МАССИВНЫЕ) ТЕЛА

При медленном нагреве (охлаждении) тел с большой тепловоспринимающей поверхностью и небольшим поперечным сече­ нием теплота с помощью теплопроводности быстро проникает через все их сечения. При этом температурные разности по се­ чению тела невелики. Такие тела называются теплотехнически тонкими в отличие от теплотехнически толстых с большим по­ перечным сечением или большой интенсивностью теплопереда­ чи. В поперечных сечениях теплотехнически толстых тел возни­ кают большие температурные разности.

Понятие теплотехнически тонких и толстых тел является весь­ ма условным. Если максимальный перепад температуры по се­ чению тела мал и им можно пренебречь, то тело относится к

стым. Перепад температуры по сечению зависит от размера это­ го сечения и интенсивности теплопередачи. С увеличением по­ перечного сечения при одной и той ж е интенсивности теплопе­ редачи тело переходит из теплотехнически тонкого в теплотех­ нически толстое. При одном и том ж е поперечном сечении с уве-