Файл: Несенчук, А. П. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf

6.4.1. Станина с габаритными размерами 1600X1670X1910 мм (рис. 6.12) помещена в термическую камерную печь с выдвижным подом. Рассчитать время т, за которое центр наиболее массивной части станины прогреется до температуры 860° С ( / а с 3+ 1 0 ) . Станина выполнена из углеродистой стали 20. Размеры наи­

более массивного ее элемента .ѵ = 120, /і =830 и /г = 450 мм.

Рпс. 6.12. Схема к примерам 6.4.1 и 6.4.2 (нагреваемое изделие).

=37,5 ккал/м ■ч •0 С.

Всоответствии с выражением (6.5) находим критерий

По формуле (6.17) рассчитываем время, за которое середина расчетного элемента станины прогревается до температуры 860° С:

6.4.2. Для условии предыдущего примера выполнить аналогичный рас имея в виду, что размеры наиболее массивной части станины соответственно равны

Х=220, / , = 1780 и /,. = 710 лш.

Как и в предыдущем случае, определяем критерий

180-0,11

В і = ------------- =0,527. 37,5

Так как В і> В іКр. дальнейший расчет ведем по методике, составленной для массивных тел.

Т = T, -f-Tii ы д.

Основное время т, может быть рассчитано из критериального уравнения

Для поверхности расчетного элемента определяем безразмерную температуру

Кроме того, известно, что Ві, = 0,527.

По графикам (рис. 6.1) для поверхности пластины находим, что

Fo, =4,8.

Тогда

или

4,8-0,И2

т, = ------------ = 1,75 ч (6300 сек).

0,033

Здесь а = 0,033 мг/ч (табл. 6.7).

Теперь отыскиваем температуру в центре расчетного элемента, которая будет достигнута по истечении 1,75 ч (6300 сек).

Итак, основное время, за которое поверхность приобретет температуру 860° С

(1133° К), составляет 1,75 ч (6300 сек).

Рассчитываем время выдержки станины в печи

84

З а п и с ы в а е м б е зр а зм ер н у ю т ем п е р ат у р у

Тпыд = 0,29 ч (1045 сек).

II, наконец,

т = 1,75+0,29 = 2,04 ч (7340 сек).

Определив время т, остается найти неравномерность прогрева сечения наи­ более массивного элемента (участок 0,11 м) и сопоставить ее с допускаемой. Если значение ДД0н будет больше допустимого, то для периода выдержки придется снизить температуру продуктов сгорания в камере печи (иными словами, несколь­ ко изменить температурный график термообработки).

С этой целью находим температуру поверхности расчетного элемента в мо­ мент времени

Как видно, по истечении времени т неравномерность прогрева расчетного сечения

пц

Д^кои—t

Полагая 6/ = 4°С/с.и (Д/Кон= 896—860 = 36°С)( допустимое значение Дt за­ пишем

Д^доп = 4 -11 =44° С.

Как показал расчет, изменять температурный график термообработки ста­ нины не нужно, так как Д/ц0и<Д<доп.

6.4.3. Определить время пребывания заготовок из стали 40 в зонах рабоче пространства нагревательной методической печи. Нагрев производится под про­ катку. Производительность печи 205 т/ч. Температура прокатки равна 1200° С. Заготовка имеет размеры 200X750X9500 мм. Коэффициенты лучеиспускания и теп-

85

где ^ т , - п тиыд находят по соответствующим графикам, составленным для ци-

где F II П — соответственно площадь сечения п его периметр.

Считая, что в методической и сварочной зонах печи нагрев изделия симмет­ ричный, принимаем для этих зон

0.316

■V= --------=0,158 м.

о

Также условно будем считать, что заготовки в зонах I и 3 нагреваются при граничных условиях третьего рода (в действительности же только в зоне 2 нагрев совершается при граничных условиях третьего рода).

Рассчитываем время т ( пребывания заготовки в методической зоне (зона 1). С этой целью сопоставим Ві( с ВіКрСредняя температура металла в зоне (точнее было бы взять среднюю по сечениям температуру металла)

Учитывая, что В іі> В іКр, дальнейший расчет выполняем в соответствии с методикой, составленной для массивных тел классической формы и граничных

условий третьего рода.

Для поверхности металла в зоне 1 запишем критериальное уравнение

Fo i = F

Безразмерная температура

1350+1000

находим Foi = 0,78.

86

Н о т а к к а к

0,025тI

Fo,=

0,1582

то

0,78- 0,1582 т і = -----------------—0,78 ч (2810 сек).

0,025

Температура металла в середине заготовки в момент времени Ті = 0,78 ч. Безразмерная температура для середины заготовки

Тогда

t l ,= 1175-(1155• 0,27) = 863° С (7"“і = 1136° К ).

Рассчитываем время т2 пребывания заготовки в сварочной зоне (зона 2) печи. Для средней температуры металла в зоне

—— 1 =0,428 и В І 2 = 2 , 4 1 по графикам (рис. 6.6)

#о ’ 2

находим

F o 2 = 0 , 1 2 .

Время т2 определим по формуле

87