![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
4 Расчет импульсного режима пушки
Рассчитаем, сколько потребуется времени, чтобы расплавить 20кг меди, в импульсном режиме.
Величина скважности:
Время одного
импульса:
с
Период следования
импульсов:
(с)
Частота следования
импульсов:
(Гц)
По условию сказано, что нужно расплавить 20 кг меди. Рассчитаем количество тепла для расплавки материала:
(4.1)
(МДж)
Где с=380Дж/кг*к –
теплоемкость меди,
кДж/кг- удельная теплота плавления меди,
Tпл – температура плавления меди, m-
масса меди.
Так как 1Вт = 1Дж/с, то можно посчитать, сколько выделится тепла за один импульс:
(Дж) (4.2)
где Р – мощность электронного пучка.
Рассчитаем количество импульсов и общее время необходимое для расплавки 20 кг меди:
(4.3)
(с)
(4.4)
Найдем массу, которая расплавиться за один импульс:
(г)
(4.5)
(см3)
(4.6)
Где
г/см3-
плотность меди.
5 Тепловой расчет системы
Данная система будет использована для плавки меди, имеющего следующие физические параметры:
Плотность меди, г/см3 |
|
Масса слитка из меди, кг |
m=20 |
Теплоемкость меди, Дж/кг*к |
с=380 |
Удельная теплота плавления меди, кДж/кг |
|
Температура |
Tпл=1312 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.5.1 – .
Допустим, что
заготовка меди представляет собой
цилиндрический слиток с радиусом
см. Объем меди:
см3
(5.1)
и высота слитка
см.
(5.2)
Пусть начальная
температура заготовки
К (или 25°C).
Количество тепла, необходимое для того,
чтобы расплавить 20 кг меди будет равно:
МДж
(5.3)
Тепло, излучаемое от заготовки со стороны плавки (P1), центральной части цилиндра (P2) и со стороны держателя (P3):
,
(5.4)
где
- интегральный коэффициент излучения
для меди (
);
- постоянная
Больцмана;
(5.5)
Определим количество тепла теряющегося за счет теплопроводности:
,
(5.6)
- удельная теплота
плавления;
Держатель возьмем из вольфрама.
- интегральный
коэффициент излучения для вольфрама
(
)
Тепло, излучаемое от держателя, когда плавим болванку в начале (P4), в середине (P5) и со стороны держателя (P6):
,
(5.7)
,
(5.7)
, (5.7)
Где
-
площадь
держателя
(5.8)
Что бы учесть, тот факт, что слиток будет остывать между импульсами, рассчитаем время между импульсами и тепло, которое теряет слиток за это время:
(5.9)
(5.9)
Тепло, теряемое заготовкой за время охлаждения: со стороны плавки (Q2), центральной части цилиндра (Q3) и со стороны держателя (Q4):
,
(5.10)
Суммарное количество
тепла, необходимое на нагрев, плавку,
лучеиспускание и охлаждение через
металл равно
,
где
.
Тогда выражение для расчета необходимого
времени выглядит следующим образом:
(5.11)
Подставляя
полученные значения
,
,
,
,
и
из (3.5.2)–(3.5.6) соответственно получим,
что потребуется
секунд для того, чтобы расплавить 20 кг
меди если использовать непрерывный
режим. Так как у нас режим импульсный
надо учесть время между импульсами.
Рассчитаем сколько всего импульсов:
(5.12)
Рассчитаем общее время в импульсном режиме:
(5.13)