4.2.1 Период нагрева

4.2.1.1 Первый интервал

Средние за интервал температуры вычисляются путем среднего арифметического между начальной температурой интервала и конечной равны (см. [1]):

Парциальные давления излучающих компонентов продуктов сгорания равны (см. [1]):

(кПа), (сюда включено );

(кПа).

Произведения парциальных давлений на эффективную длину луча

равны (см. [1]):

(кПа∙м);

(кПа∙м).

По номограммам (см. [1]) при находим:

Плотность потока результирующего излучения металла находим по формуле, принимая степень черноты металла равной и шамотной кладки , находим значения комплексов.

Находим значение комплекса М (по формуле 31):

(31)

Находим значение комплекса А (по формуле 32):

(32)

Находим значение комплекса В (по формуле 33):

(33)

Находим значение результирующего потока энергии (по формуле 34):

(34)

Коэффициент теплоотдачи излучением в 1-м интервале периода нагрева находится следующим образом (формула 35):

(35)

Принимая значение коэффициента теплоотдачи конвекцией равным Вт/м²∙К, находим величину суммарного коэффициента теплоотдачи (по формуле 36):

(36)

Заготовку прямоугольного сечения с b/h < 1,8 можно представить в виде эквивалентного цилиндра с диаметром, вычисляемым (по формуле 37)

(м) (37)

Для заготовок, у которых отношение длины к эквивалентному диаметру , можно пренебречь передачей тепла через торцевые стенки.

В случае четырехстороннего нагрева коэффициент несимметричности нагрева равен (см. [1]) расчётная толщина вычисляется (по формуле 38):

(м) (38)

где – коэффициент несимметричности нагрева;

– геометрическая толщина изделия, м.

Критерий Био находится (по формуле 39):

(39)

где (Вт/м²∙К) (см. [1])при

Температурный критерий находится (по формуле 40):

(40)

По номограмме для поверхности цилиндра (см. [1]) находим значение критерия Фурье:

Продолжительность 1-го интервала периода нагрева (по формуле 41):

(с) (41)

где а = м²/с – коэффициент температуропроводности стали при (см. [1]).

Найдем температуру в середине заготовки в конце 1-го интервала периода нагрева. Для этого по номограмме для центра цилиндра (см. [1]) при значениях находим . Температура центра находится (по формуле 42):

. (42)

Среднюю по массе температуру заготовки в конце 1-го (в начале 2-го) интервала периода нагрева находим (по формуле 43):

. (43)

4.2.1.2 Второй интервал

Средние за интервал температуры продуктов сгорания и поверхностей металла и кладки равны (см. [1]):

Произведения парциальных давлений на эффективную длину луча (см. [1]) равны:

(кПа∙м);

(кПа∙м).

По номограммам (см. [1]) при находим:

Находим значение комплекса М (по формуле 31):

Находим значение комплекса А (по формуле 32):

Находим значение комплекса В (по формуле 33):

Находим значение результирующего потока энергии (по формуле 34):

Средний за второй интервал коэффициент теплоотдачи излучением (по формуле 35):

С учетом конвективного теплообмена (по формуле 36):

(Вт/м²∙К)

Значение критерия Био (по формуле 39):

Значения температурного критерия (по формуле 40):

По номограмме (см. [1]) находим, что .

Продолжительность второго интервала периода нагрева (формула 41):

(с)

Найдем температуру в середине заготовки в конце второго интервала периода нагрева (по формуле 42). Для этого по номограмме для центра цилиндра (см. [1]) при значениях находим .

Среднюю по сечению температуру заготовки в конце второго (в начале третьего) интервала периода нагрева находим (по формуле 43):