История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Топ:
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Дисциплины:
2020-05-07 | 1389 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Исходные данные:
Температура нагрева – 900 °С; температура в печи (постоянная) – 1400 °С; материал заготовки – сталь 45; диаметр заготовки ; длина заготовки ; плотность материала заготовки при температуре нагрева ; средняя теплоёмкость нагреваемого металла (эта величина берётся из методички в таблице 5 для стали 40, т.к. стали 45 в таблице нет); коэффициент теплопроводности при температуре нагрева (эта величина берётся из методички в таблице 4 для стали 45).
Коэффициенты и в методичке указаны не для всех марок сталей, поэтому нужно брать для расчёта ближайшие соседние значения коэффициентов или средние значения между соседними коэффициентами.
1. Коэффициент теплоотдачи приближённо можно определить по формуле:
, , | (17) |
где - температура в печи, К; – приведённый коэффициент лучеиспускания, .
2. Приведённый коэффициент лучеиспускания можно определить по формуле:
, , | (18) |
где - коэффициент излучения абсолютно чёрного тела, равный 5,7 ; - степень черноты поверхности нагреваемого тела (для окисленной стали можно принять равным 0,8); - степень черноты стенок нагревательной камеры печи (приближённо можно принять равным 0,9); - площадь тепловоспринимающей поверхности нагреваемого металла (площадь поверхности нагреваемой заготовки), м²; - площадь внутренней поверхности стен камеры печи (можно принять равным ), м².
Для нашего случая площадь тепловоспринимающей поверхности нагреваемого металла будет равна:
, м². |
Значит, площадь внутренней поверхности стен камеры печи будет равна:
, м². |
Подставив числовые значения в формулу (18) получим:
, , |
Подставив числовые значения в формулу (17) получим:
|
, , |
3. Определим к «теплотехнически тонким» или к «теплотехнически массивным» относится нагреваемое тело. Для этого определим критерий Био:
, | (19) |
где - коэффициент теплоотдачи, ; - коэффициент теплопроводности при температуре нагрева, ; - расчётная прогреваемая толщина нагреваемого тела (в нашем случае прогрев на полную толщину).
Подставив числовые значения в формулу (19) получим:
. |
Поскольку полученное значение критерия Био больше 0,5, то все дальнейшие расчёты будем проводить для теплотехнически массивного тела.
4. Для дальнейшего расчёта к исходным данным необходимо добавить конечную разность температур между поверхностью и центром нагреваемой заготовки (принимаем равной 20 °С).
Поскольку по условию задачи температура в печи остаётся постоянной, то для определения температур поверхности и центра нагреваемого цилиндра (или пластины) можно использовать формулы:
; | (20) |
, | (21) |
где - температура нагрева поверхности заготовки, 900 °С; - температура в печи, 1400 °С; - начальная температура поверхности заготовки, 20 °С; - температура центра заготовки в конечный момент времени, т.е. когда температура поверхности заготовки достигнет 900 °С; - критерий Био; - критерий Фурье.
Преобразуем формулу (20) к виду:
. | (22) |
Подставив числовые значения в формулу (22) получим:
. |
По графику на рис. 2. а) (смотри далее) находим значение критерия Фурье по известным значениям критерия Био () и :
. | (23) |
Преобразовав формулу (23) находим время нагрева поверхности заготовки до заданной температуры:
, с, | (24) |
где – коэффициент температуропроводности, м²/с.
Коэффициент температуропроводности можно вычислить по формуле:
, м²/час. | (25) |
Подставив числовые значения в формулу (25) получим:
, м²/час. |
Подставив числовые значения в формулу (24) получим:
час =1.767 мин = 106.02 с. |
По графику на рис. 2. б) (смотри далее) находим значение по известным значениям критерия Био и критерия Фурье (; ):
|
. |
Подставив числовые значения в формулу (21) получим:
°C. |
5. Поскольку разность температур между поверхностью и центром нагреваемой заготовки составляет 900 °C – 779 °C = 121 °C, что больше заданной в условии задачи (20 °C), необходимо сделать выдержку заготовки в печи.
Время выдержки цилиндрической заготовки в печи можно определить по формуле:
, час. | (26) |
Подставив числовые значения в формулу (26) получим:
час = 0.6468 мин. = 38.8 с. |
Рис. 1. Графики функций и для расчёта температуры поверхности (а) и центра (б) пластины при нагреве в среде с постоянной температурой (по Д.В. Будрину) |
Рис. 2. Графики функций и для расчёта температуры поверхности (а) и центра (б) цилиндра при нагреве в среде с постоянной температурой (по Д.В. Будрину) |
|
|
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!