книги из ГПНТБ / Бровкин Л.А. Температурные поля тел при нагреве и плавлении в промышленных печах учеб. пособие

ральньос безразмерных комплексах-аргументах, которые ын навва­ ли обобщенными на случая переменного коэффициента теплопровод­ ности координатой и временем.

Шестая глава посвящается температурным полям тел в процессе их плавления. В работах таких отечественных ученых,как А.К.Вэй-

ник,М,А,Еданков,Ъ,М.Гольдфарб,В.В, Саломатов,yl.Д,Семикин, Н.П.

Свинолобов, рассмотрены методы решения и даны приближенные ре­ шения уравнения теплопроводности при изменяющемся по закону движения фронта плавления размере тела. Каш предлагаются вни­ манию читателя формулы для расчета плавления сплавов и смесей,

фазовые превращения которых происходят в интервале температур,

и номограмма для расчета плавления пластины из вещества,имею­ щего, сщ>у определенную точку плавления. Кодограмма отличается от известных номограмм К.П.Свинодобова и Я,Д, Сашкина двумя особенностями. Во-первых, в ходе расчета начальное условие на задается, а получается "естественным" путем, как следствие предшествовавшего плавлению нагрева тела. Во-вторых, номограм­ ма содержит в себе всю необходимую информацию о процессе плав­ ления, включая и температурное поле твердого остатка.

Рассмотреше закономерностей установившегося (кваеистацио-

нарного) режима плавления полуограниченного тела позволило распространить их на расчеты плавления тел ограниченных разме­ ров и еоЕдатъ методику расчета плавления в слоевом режиме кус­ ковых размягчающихся материалов (шлака,например)*

В глава рассмотрены также алгоритмы и особенности числен­ ных расчетов плавления и отмечено, что неявная схема сеточных методов расчета в данном случае не имеет преимуществ перед

\

схемой явной. .Показано, что для расчета плавления (и вообще процессов о-фазовыми переходами) с успехом может быть исполь­ зован и метод дискретного удовлетворения граничных условий.

Методом конечных разностей решена задача плавления порис­ той пластины, лежащей на адиабатическом основании.. Постановка задачи в первом приближении отвечает условиям плавления слоя твердой шихты в ванных печах. Результаты решения представлены

втабличной форме.

Вседьмой главе рассматриваются температурные поля тел ,гра­

ничные условия которых эаранее не заданы, а обусловлены взаи­

модействием с температурньш полями других тел. В принципе все реальные задачи нагрева тел в промышленных печах должны рас­ сматриваться и рспаться как сопряженные задачи. Если речь идет об инженерных методах расчета, то , нам кажется, что самым эф­ фективным методом решения сопряженных вадач, учитывая их иск­

лючительную сложность, явится метод дискретного удовлетворения граничных условий. В седьмой главе методом дискретного удов­

летворения решены некоторые задачи, представляющие определен- V

ный интерес в расчетах печей:

1 ) Температурное поле нагреваемого тела и газового тела в камер-

#

ной печи стационарного режима работы при фиксированном време­ ни нагрева;

2 ) Темперащурное поле многослойной неограниченной пластины;

ме фильтрующего сл^я бее наличия и о наличием фазовых провра­ щений;

- II -

5 )Температурное поле металла с учетом окисления его обогревае­ мой поверхности.

При решении последней задачи законы окисления стали в атмос­ фере продуктов горения топлива аппроксимировались нами через экспоненту с положительным показателем, а не законом Вванса,что позволило, не снижая точности расчетов,значительно их упростить.

Наша аппроксимация упрощает также расчет величины угара металла по заданному режицу его нагрева й поиск оптимальных по величине окисления режимов.

Больяинство формул'и номограмм, рекомендуемых в книге для инженерных расчетов, проиллюстрированы числовыми примерами.

При написании книги широко использованы материалы совмест­ ных публикаций и работ автора и сотрудников кафедры. Разработ­ ка метода дискретного удовлетворения граничных условий в значи­ тельной мере обязана исследованиям к.т.н.Л.С.Нралов'ой. Номог­ раммы для расчета нагрва тел с переменными коэффициентами вы­ полнены к.т.н.С.Й.Девочкиной. Исследование плавления сплошной й пористой пластин проведено в основном к .т .н .С . Н.Азбукинда.

Исследование и'номограммы для расчета нагрева излучением сплав­ ного и полого пилиндров выполнены к .т .н . О.Г.Коровицынык.

Автор.

- 12 -

R-радиус шара или цилиндра, расстояние от средней до обогреваемой плоскости пластины;

x-коррцината. Начало координат при симметричном нагреве выбрано в центре шара, на оси цилиндра или в средней плоскости пластины ( О $ X £ R ) . ДцЯ неограниченного

Сдд/ы^град - удельная теплоемкость истинная; С -средняя

л?

а= м усек - коэффициент температуропроводности;

сек - время; Т * - окончания процесса нагрева; ct nr1 -за ­ вершения процесса плавления; Тср - фиксированный момент '

времени;

-условны!! в расчете нагрева тел ивлучением;

ОА

‘Я г

V м'Т'еек - коэффициент кинематической вязкости;

,-соответственно безразмерное или размерное время,

обобщенное на случай переменных теплофизических коэффициен­

-корни характеристических уравнений (25-П), (5-П), (41-П), (56-П);

. - 15 -

ротносительная теплота плавления:

с[Тпп-Тср(о)]

м - координата фронта фазовых превращений ( 36 = Ъ );

7.

= ~pf - относительная координата фронта (X = X- );

- пористой пластины после наполнения пор расплавом;

'^0 кп Fo н '

-безразмерная и размерная обобщенные координаты в теле

спеременными коэффициентами, определяемые соответственно по формулам (14—У) или (19-У);

- удельная поверхность теплообмена в пористом теле;

м8 - объем;

да - количество тепла, мощность тепловых потоков в соот­

- 16 -