Кай

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ НАГРЕВА МЕТАЛЛА И РАЗМЕРОВ ПЕЧИ

Требуется определить время нагрева заготовок из стали ШХ15 до температуры С. Производительность 700 кг/ч.

Размер заготовок: =600 мм; =550 мм ; h=120 мм

Исходя из практических рекомендаций (1 мм металла прогревается за 1 минуту), при двурядном расположении заготовок (рис. 3) (т.е. толщина нагреваемого металла S=0.05 м), общее ориентировочное время нагрева составит 50 минут. Зная производительность и ориентировочное время нагрева, можно определить вес металла, одновременно находящегося в печи:

, кг

Вес одной заготовки:

, кг

где - плотность ШХ15;

- объём заготовки.

кг

,кг

,кг

Выберем температурный график нагрева (рис. 1).

Рис. 1. Температурный график нагрева

Рис.2. Эскиз детали

Определим количество заготовок в печи:

шт.

Таким образом, ширина печи м (ширина заготовки плюс два зазора до стен по 0.25 м).

, м

где H — высота печи, м;

h — толщина металла, м;

A — коэффициент, равный 0.5 - 0.6; меньшее значение для температуры С, большее для С;

B — ширина печи, м;

t — температура печи, С.

,м

Рис.3.Схема расположения заготовок в печи

Выберем температурный график нагрева (рис. 1).

Определим степень развития кладки ,

где - теплоизлучающая поверхность кладки, ;

- тепловоспринимающая поверхность металла, .

две боковые стены и свод (под закрыт металлом и поэтому не принимает участия в излучении)

основная тепловоспринимающая поверхность металла (боковой поверхностью пренебрегаем)

Эффективная толщина газового слоя может быть найдена из выражения:

, м

где - объём зоны, ;

- суммарная площадь стен свода и пода зоны, ;

- поправочный коэффициент, равный 0.9.

Для

,м

;

.

1.Определим время нагрева на первом участке печи.

Найдём степень черноты газов при t_г ^ср= 550 ^оС: .

Парциальное давление газов при этой температуре:

;

По номограммам находим ; .

где =1.08

Принимая степень черноты металла =0.8, определим приведённый коэффициент излучения газов и кладки на металл:

=5,7 - коэффициент излучения абсолютно черного тела

Коэффициент теплоотдачи излучением на 1 участке печи будет равен:

где - температура газа в печи, С

- температура металла, С

( берутся средние значения для данного участка, т. е. С, С)

Находим критерий Био:

,

где - толщина нагреваемого металла, м (S=0.05м);

- коэффициент теплопроводности, ;

При С, .

Следовательно, на данном участке тело греется как термически тонкое и время нагрева определяется по формуле Старка:

, час

где - вес металла, кг ( );

- теплоёмкость, , для данной марки стали с=0.486 , но т.к. измеряется , то ; .

час

Поскольку тонкое тело греется без перепада температур по сечению, средняя температура к концу 1 участка методической зоны составит С.

2. Определим время нагрева для второго участка печи.

Средняя температура печи- С; металла- С.

;

По номограммам находим ; .

; ;

Следовательно, на данном участке тело греется как термически тонкое и время нагрева определяется по формуле Старка:

, час

где - вес металла, кг ( );

- теплоёмкость, , для данной марки стали с=0.396 , но т.к. измеряется , то ; .

час

Поскольку тонкое тело греется без перепада температур по сечению, средняя температура к концу 1 участка методической зоны составит С.

3. Определим время нагрева для третьего участка методической зоны.

;

По номограммам находим ; .

;

При ; ;

Следовательно, на данном участке тело греется как термически массивное

;

ч

По номограмме и значениям Bi=0.84 и определим

;

Таким образом время пребывания металла в печи составит: или 2 часа 18 минут

4)В конце расчета построим температурный график нагрева металла (рис. 4)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ПЕЧИ

Для обеспечения заданной производительности Р=700кг/ч в печи постоянно должно находиться следующее количество металла:

кг

вес одной заготовки:

=46,8 кг

Найдём число заготовок в печи

шт