Средняя температура поверхности на первом участке
.
При средней температуре поверхности металла по [3] определяем коэффициент теплопроводности металла λ1= 34,3 Вт/м·C и коэффициент температуропроводности металла а1=0,0289 м2/ч.
Расчетная толщина металла при нагреве.
(5.2)
Продолжительность нагрева τ1=1,012ч.
Число Фурье
(5.3)
Коэффициент теплоотдачи излучением:
(5.4)
в начале участка
в конце участка
средний
Число Био
(5.5)
Функции
для вычисления температуры поверхности
металла определяем при Fo1=1,14
и Bi1=0,71
по номограммам – [1]:
Конечная температура поверхности металла:
что не совпадает с предварительно заданной.
I расчетный участок.
Задаемся конечной температурой поверхности металла на первом участке tм.пов1=600°С.
Средняя температура поверхности на первом участке
.
При средней температуре поверхности металла по [3] определяем коэффициент теплопроводности металла λ1=34,05 Вт/м·C и коэффициент температуропроводности металла а1=0,02815 м2/ч.
Число Фурье
Коэффициент теплоотдачи излучением:
в начале участка
в конце участка
средний
Число Био
Функции
для вычисления температуры поверхности
металла определяем при Fo1=1,11
и Bi1=0,76
по номограммам – [1]:
Конечная температура поверхности металла:
что практически совпадает с предварительно заданной.
Функции
для вычисления температуры середины
металла определяем при F01=1,11
и Bi1=0,76
[1]:
Конечная температура середины металла:
.
Определим допустимую разницу температур для центра и поверхности
,
где к - коэффициент, учитывающий форму тела: пластина к =1,05;
σmax - максимально допустимое напряжение (предел прочности или временное сопротивление разрыву): для ст.65Г σmax= 441,3МН/м2;
β - коэффициент линейного расширения, который выбирается по справочным данным для различных марок стали: для ст.65Г β=14,1∙10-6 1/0С;
Е - модуль упругости, который выбирается по справочным данным: для ст.65Г Е=170·109 Н/м2.
Разница температур удовлетворяет допустимому значению.
II расчетный участок.
Расчетная схема нагрева металла – двухсторонний нагрев при постоянной температуре окружающей среды и параболическом начальном распределении температур.
Задаемся конечной температурой поверхности металла на втором участке tм.пов2=1000°С и продолжительностью нагрева τ2=1,104ч.
Средняя температура поверхности на втором участке
.
При средней температуре поверхности металла определяем коэффициент теплопроводности металла λ2=28,3Вт/м·С и коэффициент температуропроводности металла а2=0,0172 м2/ч.
Расчетная толщина металла при нагреве:
Число Фурье
Коэффициент теплоотдачи излучением:
в начале участка
в конце участка
средний
Число Био
Функции
для вычисления температуры поверхности
металла определяем при Fo2=0,74
и Bi2=1,89
по номограммам -
Конечная температура поверхности металла:
что практически совпадает с предварительно заданной температурой.
Функции
для вычисления температуры середины
металла определяем при F02=0,74
и Bi1=1,89
-
Конечная температура середины металла:
.
III расчетный участок.
Расчетная схема нагрева металла – двухсторонний нагрев при постоянной температуре окружающей среды и параболическом начальном распределении температур.
Задаемся конечной температурой поверхности металла на втором участке tм.пов3=1180°С с продолжительностью нагрева τ3=1,38ч.