Действительная температура сгорания:
tn=ηt=0,7*1958,79=1371,15 0С
2. РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ НАГРЕВА ЗАДАННОЙ ЗАГОТОВКИ
Выбор температурного режима ковки: Температура начала ковки и конца ковки [3] Материал: Сталь 30Х
tн.к.=1250 0С tк.к.=800 0С
Температура рабочего пространства печи:
tп= tн.к.+(50…100)=1250+50=1300 0С
Температура конца нагрева:
tк.н.= tн.к.+(0…50)=1250+0=1250 0С
Температура начала нагрева:
tн.н.=20 0С
Критерий Био:
Bi = |
α л+ к × S |
=(264,23*0,04)/36,5=0,33 |
|
λ |
|
где α л + к - расчетный суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий
лучистый и конвективный теплообмен при температуре металла 500 0С (так как есть опасть появления термических трещин); s - толщина пластины или радиус цилиндра s=0,04 м;
λ =36,5 Вт/(м2К) – коэффициент теплопроводности [4];
73
|
|
|
CГ .К .М . |
é |
æ |
|
T |
ö |
4 |
|
æ |
|
T |
ö |
4 |
ù |
|
|
|
|
|
|
|
× ê |
|
Г |
|
- |
|
М |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
ç |
|
|
÷ |
|
ç |
|
|
÷ |
|
ú |
|
|
|
|
|||
|
|
100 |
|
100 |
|
|
|
=3,5*(((1300+273)/100)4- |
||||||||||||
|
|
|
|
ê |
è |
ø |
|
|
è |
ø |
|
ú |
|
|
||||||
α |
л+ к |
= |
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
+ 12 |
|
|
|
|
|
|
tГ - |
tм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт |
|
|||||
((500+273)/100)4)/(1300-500)+12=264,23 |
|
|||||||||||||||||||
|
м2 × |
К |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Определение времени нагрева
2.1 Аналитический расчет времени нагрева заготовок [1]:
2.1.1 Суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий лучистый и конвективный теплообмен для средней температуры металла, используется для расчета времени нагрева
tм=0,67tк.н=0,67*1250=837,5 0С – средняя температура металла
|
|
|
|
CГ .К .М . |
é |
æ |
|
T |
|
ö |
4 |
æ |
|
T |
|
|
ö |
4 ù |
|
|
|
|||
|
|
|
|
× ê |
ç |
|
|
|
|
÷ |
- |
ç |
|
|
|
|
÷ |
ú |
|
|
|
|||
|
|
100 |
100 |
|
= 3,5*[((1300+273)/100)4- |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ê |
è |
ø |
|
è |
|
ø |
ú |
|
|
||||||||
α |
л+ к |
= |
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
+ 12 |
|
||
|
|
|
|
|
tГ - |
tм |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт |
|
|
|||||||
((837,5+273)/100)4]/(1300-837,5)+12=360,22 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
м2 × К |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2) Время нагрева: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
S × ρ × C |
|
|
æ |
|
|
|
|
|
нач ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
τ H '= |
|
× |
|
ç |
|
tГ - |
|
tм |
÷ |
|
× m , |
|
|
|
|
|
||||||||
|
k × α |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
л+ к |
lnç |
|
t |
Г |
- |
|
tкон ÷ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
1 |
|
|
è |
|
|
|
|
м |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где k1 – коэффициент формы. Для цилиндра |
k1 = 2. |
|
||||||||||||||||||||||
s - толщина пластины или радиус цилиндра s=0,04 м;
Дж
с - средняя удельная теплоёмкость, 678 кг × К [4];
кг
p - удельный вес при средней температуре, 7506 м3 [4];
74
α л + к - суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий
лучистый и конвективный теплообмен для средней температуры |
é |
|
Âò ù |
; |
||
ê |
|
|
ú |
|||
ì |
|
|||||
tГ=tп– температура газов печи |
ë |
× Ê û |
|
|||
|
|
|
|
|
||
tмкон |
- конечная температура заготовки, [°C]; |
|
|
|
|
|
tмнач |
- начальная температура заготовки, [°C] |
|
|
|
|
|
m – коэффициент учитывающий поправку на массивность (см.ниже) [1]
m = 1+ [(k3 - 1) /(k2 × k3 )]Bi =1+[(1,97-1)/(1,93*1,97)]*0,33=1,08
k3=1,97
k2=1,93, где k3, k2 - коэффициенты зависящие от Bi
|
|
|
S |
× |
ρ |
× C |
æ |
|
|
- |
нач |
ö |
|
τ |
|
'= |
|
× lnç |
tГ |
tм |
÷ |
× m =(0,04*7506*678)/(2*360,22)*ln[(1300-20)/ |
|||||
|
k |
|
× α |
|
- |
||||||||
|
H |
|
|
л+ к |
ç |
t |
Г |
tкон |
÷ |
|
|||
|
|
|
1 |
|
|
è |
|
|
м |
ø |
|
||
(1300-1250)]*1,08=1116,64 мин
Т.к. заготовки в печи располагаются на расстоянии равном 1/2 диаметра, то необходимо ввести поправочный коэффициент k=1,32 учитывающий взаимное расположение заготовок.
Отношение длины заготовки к ее диаметру l/d=1,44, тогда коэффициент учитывающий торцевые потоки kl=0,82.
Тогда:
τ H ' = τ H '×k × kl = 18,61*1,32*0,82=20,06 мин
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ПЕЧИ
Весовая производительность печи:
G = |
N × g =100*6,47=646,73 кг/ч |
||
где g – вес одной нагреваемой заготовки, |
|||
g = |
V × ρ = |
π d 2 |
× l × ρ =(3,14*0,13*7820*0,092)/4=6,47 кг |
|
|||
|
4 |
|
|
75
N – штучная производительность печи, находится из условия задачи; Величина садки:
n = |
N × τ н =100*0,33=34 шт |
||||||||
где τ н |
- расчетное время нагрева, ч |
||||||||
Активная площадь пода: |
|
||||||||
Fакт |
= |
n × |
f =34*0,01=0,4 м2 |
||||||
где |
f - площадь проекции заготовок на под печи, |
||||||||
f = |
d × l =0,09*0,13=0,01 м2 |
||||||||
Коэффициент загрузки пода: |
|||||||||
kпода = |
|
|
Fакт |
, для камерных печей принимаем kпода = 0,4 |
|||||
|
|
Fпода |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Площадь пода: |
|
|
|||||||
Fпода = |
|
|
Fакт |
=0,4/0,4=0,99 |
|||||
|
|
kпода |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Весовая производительность пода: |
|||||||||
P = |
|
G |
|
=646,73/0,99=650,31 кг/м2*ч |
|||||
|
Fпода |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
Окончательно определяем размеры рабочего пространства печи: |
|||||||||
Ширина пода: |
|
|
|||||||
B = |
n1 × lз |
+ (n1 + 1) × (d з |
/ 2) =4*0,13+(4+1)*0,09=0,97 м |
||||||
где n1 - число рядов, lз |
- длина заготовки, м; d з - диаметр заготовки или ее |
||||||||
ширина, [м].. |
|
|
|||||||
Длина пода: |
|
|
|||||||
L = |
n2 × d з + (n2 + 1) × a =9*0,09+(9+1)*0,04=1,26 м |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
76 |
где n2 - количество заготовок в ряду, [шт]; a- расстояние между заготовками,
[м]..
Высота рабочего пространства печи: H = (0,6... 0,8× B) =0,8*0,97=0,78 м
Уточняем параметры печи:
n = n1× n2 =36 шт
Активная площадь пода:
Fакт = n × f =36*0,01=0,42 м2
Площадь пода:
Fпода = B × L =0,97*1,26=1,22 м2
Коэффициент загрузки пода:
kпода = Fакт =0,42/1,22=0,34
Fпода
Весовая производительность пода:
P = |
G |
=698,47/1,22=571,49 кг/м2*ч |
|
||
|
Fпода |
|
5.9. Выполнить эскиз пода, включающий размещение садки на поду печи с размерами заготовки, зазоров и габаритных размеров (см. рисунок 1).
77