Библиографический список:

1. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник /Е.В.Аметистов, В.А.Григорьев, Б.Т.Емцев и др. М: Энергоиздат, 1982. – 512с.

2. Специальные способы литья: Справочник /В.А.Ефимов, Г.А.Аниссович, В.Н.Бабич и др. М: Машиностроение, 1991. – 736с.

3. Ивановский Н.М. Испарение и конденсация металлов. М: Атомиздат, 1976. - 216с.

4. Патент на ПМ № 38651 RU. Кокильная машина с тепловой трубой / В.В. Стулов. Опубл. 10.07.04. Бюл. № 19.

Расчёт теплообмена устройства в модернизированном кокиле

Лукин В.А., Стулов В.В.,

Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН,

г. Комсомольск-на-Амуре, Россия

The calculation of heat transfer tube modernized, made of steel. The calculation of heat transfer tube modernized, made of copper alloy heat-resistant.

Расчет теплообмена модернизированной пробки, изготовленной из стали (рис. 1)

В кокиль [1], с установленной в нём пробкой (рис. 2), производится заливка алюминия в количестве 2,7 кг. Толщина стенки пробки в зоне нагрева δ = 12·10^-3 м и = 36 Вт/(мК).

Рис. 1. Внешний вид собранного кокиля с существующей пробкой: 1 – кокиль, 2 – неохлаждаемая пробка, 3 – полость под заготовку, 4 – отверстия.	Рис. 2. Внешний вид модернизированной пробки: 1 – зона охлаждения, 2 - оребрение, 3 – зона нагрева.

Расчет устройства сводится к решению системы уравнений

q = α_м· ( t_м – t^/₁), (1)

q = · ( t^/₁ – t₁), (2)

q = α_и· ( t₁ – t_s), (3)

α_и· ( t₁ – t_s)= α_кн· (t_s – t₂), (4)

q = α_кн· ( t_s – t₂), (5)

q = · ( t₂ – t^/₂), (6)

q = α_вз· ( t^/₂ – t_вз). (7)

После подстановки в уравнение (1) исходных данных, α_м = 10 кВт/(м²·К) и q= 1,2 кВт/м² получаем значение t^/₁= 600 ⁰С.

Из уравнения (2) находим t₁ = 200 ⁰С

Из уравнения (3) определим ∆t = 200 – t_s= 40 ºC. Откуда t_s= t_и=160 ºC.

Температуру стенки t₂ определим из (5). Получаем t₂=120 ºC.

Температуру на наружной поверхности трубки t₂^/ определим из (6). Получаем t₂^/=110 ºC. Требуемое значение α_вз определим из (7). Получаем α_вз = 10-20 кВт/(м²·К).

При длине медной трубки l = 0,15 м площадь наружной неоребрённой поверхности F_м = 8,48 ^. 10^-3 м². Для оребрённой трубки при E = 3 значение F_о= 25,43 ^. 10^-3 м².

В данном случае максимальное количество отводимое медной трубкой тепла определяется по формуле

Q = α_вз^. F_о^. (t₂^/ - t_вз). (8)

Достижение расчётного значения αвз = 15^. 103Вт/(м2.К) невозможно и температура стенки t2/ будет достигать значений, превышающих t2/> 110 0С.

По уравнению (8) значение отводимого трубкой тепла может достигать более Q = 41 – 61 Вт.