Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт

Механико – технологический факультет

Кафедра Механика пластического формоизменения

Сборник методических указаний к лабораторным работам

по дисциплине

Нагрев и нагревательные устройства

Направление подготовки: 150700 «Машиностроение»

Профиль подготовки «Машины и технологии

обработки металлов давлением»

Квалификация выпускника - бакалавр

Форма обучения: очная, заочная

Тула 2012

Методические указания к лабораторным работам составлены доцентом Платоновым В.И. и обсуждены на заседании кафедры Механики пластического формоизменения Механико-технологического факультета,

протокол № _____ от _____________ 20____ г.

Зав. кафедрой _________________ С.С. Яковлев

Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и обсуждены на заседании кафедры Механики пластического формоизменения Механико-технологического факультета,

протокол № _____ от _____________ 20____ г.

Зав. кафедрой _________________ С.С. Яковлев

Лабораторная работа № 1

Исследование процесса передачи и измерения

Температуры при нагреве заготовок

в электрической печи сопротивления

1.Цель и задачи работы

Исследование процесса нагрева заготовок в электрической печи, наблюдение за характером изменения температуры на поверхности и в центре цилиндрической заготовки, определение коэффициента тепло передачи, расчет температуры нагрева заготовок и сопоставление его с экспериментальным.

2.Основы теории

На заготовки, помещенные в нагретую до заданной температуры печь, действуют три вида теплопередачи: конвекция и излучение – внешние, теплопроводность – внутренняя. Тепло от нагретой печи через конвекцию и излучение попадает на поверхность заготовки, а внутрь ее передается теплопроводностью. Причем с повышением температуры печи начинает возрастать передача тепла излучением и с началом свечения рабочего пространства печи передача тепла излучением становится преобладающей. Это связанно с тем, что количество энергии, выделяемой излучением, пропорционально увеличению температуры в четвертой степени:

, (1)

где – энергия излучения тела; – коэффициент излучения тела; – абсолютная температура тела.

Тепловой поток на поверхности заготовки пропорционален разности температур между окружающей средой и поверхностью:

, (2)

где - коэффициент пропорциональности или коэффициент теплоотдачи на поверхности тела (за счет лучеиспускания и конвекции); - коэффициент теплопроводности тела; - температурный градиент; и - температура окружающей среды и поверхности заготовки соответственно.

Решение в общем виде может быть записано:

, (3)

где - температурный критерий, определяющий температуру цилиндра; - критерий БИО, характеризующий соотношение между количеством тепла, получаемым поверхностью и количеством тепла, отводимым внутрь тела; - критерий Фурье, характеризующий подобие при распределении тепла теплопроводностью внутри тела; - отношение длины к толщине заготовки.