4.3. Определение времени нагрева
4.3.1. Аналитический расчет времени нагрева заготовок [1]:
1) Время нагрева:
,
где k1 – коэффициент формы. Для пластины k1 = 1, а для цилиндра k1 = 2. В данной задаче рассматриваем цилиндрические заготовки, принимаем k1 = 2;
s - толщина пластины или радиус цилиндра [м];
с
- средняя удельная теплоёмкость (см.
приложение 2)
;
p
- удельный вес при средней температуре
(см. приложение 1)
;
tГ=tп– температура газов печи (см. п.4.1.2. );
-
конечная температура заготовки, tк.н.
(см.п.4.1.3) [°C];
-
начальная температура заготовки, tн.н.
(см.п.4.1.4) [°C]
m – коэффициент учитывающий поправку на массивность (см.ниже)
- суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий лучистый и конвективный теплообмен для расчета времени нагрева определяем для средней температуры металла за время нагрева ;
tм=0,67tк.н 0С – средняя температура металла
Коэффициент учитывающий поправку на массивность:
,
где k2, k3 – коэффициенты зависящее от формы тела и числа Био(см.п.4.2.1), определяем по таблице.
Bi...................... |
0 |
0,5 |
1,0 |
5,0 |
10,0 |
100 |
Пластина: |
|
|
|
|
|
|
k2...................... |
2 |
1,93 |
1,86 |
1,73 |
1,65 |
1,58 |
k3...................... |
3 |
2,96 |
2,93 |
2,83 |
2,80 |
2,76 |
Цилиндр: |
|
|
|
|
|
|
k2...................... |
2 |
1,89 |
1,80 |
1,45 |
1,39 |
1,26 |
k3...................... |
2 |
1,96 |
1,94 |
1,84 |
1,80 |
1,76 |
Если
отношение длины заготовки l
к ее диаметру d,
l/d≤3,
то тепло будет поступать в тело также
и с торцов. С целью учета торцевых потоков
тепла продолжительность нагрева тела
нужно умножить на коэффициент
,-имеющий
следующие значения:
l/d |
3 |
2,5 |
2 |
1,75 |
1,5 |
1,25 |
1,0 |
0,7 |
0,5 |
|
1 |
0,96 |
0,91 |
0,87 |
0,83 |
0,77 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
Для начального расчета заготовки в печи располагаются на расстоянии равном диаметру d друг относительно друга, то необходимо ввести поправочный коэффициент k=1,2.
При необходимости изменить расстояние между заготовками воспользуйтесь таблицей значений коэффициента k:
