3.2 Сварочная зона.

В сварочной зоне при ускоренном нагреве температура газов остается постоянной. Так как температура поверхности металла изменяется по ходу нагрева, то коэффициент теплоотдачи излучением будет также изменяться.

3.2.1Определение коэффициента теплоотдачи в сварочной зоне.

1) Эффективная длина луча:

Где : h_св  2,6 (м)– высота рабочего пространства печи в сварочной зоне

2) Определим степень черноты газов: (По табл. П3 и П4 [1])

–определены при температуре уходящих газов (1350°С)

3) Определим интегральный коэффициент излучения (формула 3.9 [1]):

Где : β = 1,079

4) Определим угловой коэффициент излучения кладки на металл:

5) Определим приведённый коэффициент излучения от продуктов сгорания на металл с учётом тепла, отражённого от кладки печи на металл (формула 3.39 [1])

ε_м = 0,8 – коэффициент теплового излучения материала (табл. П2 [1]);

с₀ = 5,67 Вт/(м²·К) – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела;

6) Удельный тепловой поток в начале сварочной зоны :

Т_м – температура поверхности металла, К

Т_г – температура уходящих газов, К

7) Определим коэффициент теплоотдачи в начале сварочной зоны:

8) Удельный тепловой поток в конце сварочной зоны :

– конечная температура материала в сварочной зоне.

9) Определим коэффициент теплоотдачи в конце сварочной зоны:

10) Определим средний коэффициент теплоотдачи по крайним значениям в начале и в конце зоны:

3.2.2 Нагрев металла в сварочной зоне.

1) Определим среднюю температуру газов в зоне

2) Средняя температура метала в зоне:

– температура поверхности металла (604,4°С – в начале, 1220°С – в конце зоны)

k₁ = 1 – для пластины

t_сер – температура середины металла (507,6°С – в начале,1170 °С – в конце зоны)

3) По этой температуре находим коэффициент теплопроводности материала (по таблице I – 51 [2]):

4) Коэффициент температуропроводности:

где:

5) Вычислим число Био:

6)

7) По Bi и Θ_пов используя номограмму П2 [1], находим:

8) По Bi и F_o используя номограмму П2 [1], находим:

9) Используя номограммы П3 и П4 [1], определим температурный критерий :

10)

11) Уточним температуру на поверхности и середине материала:

Полученные значения температур незначительно отличаются от принятых (не более 15…20 °С).

12) Определим время нагрева в сварочной зоне:

3.3 Томильная зона.

Температура продуктов сгорания в томильной зоне обычно выше на 30 – 50 ⁰С выше конечной температуры поверхности металла.

3.3.1 Нагрев металла в томильной зоне.

Время нагрева металла в томильной зоне при t_пов = Const можно рассчитать с помощью графика на рис 4.3 [1].

μ = 0,5 – коэффициент, учитывающий несимметричность обогрева в сварочной зоне.

– перепады температур по сечению металла в начале томильной зоны.

– перепады температур по сечению металла в конце томильной зоны. (задан )

1) - по рисунку 4.3 [1].

2)

3) Коэффициент температуропроводности (при )

где:

3)

4 Длина печи и напряжение пода.

1)Определим длину зон печи :

где: P – производительность печи

τ_i – продолжительность нагрева в зоне

S – толщина заготовки (210 мм)

l – длина заготовки 5 м)

ρ – плотность металла при средней температуре в каждой зоне

2) Длина активного пода (длина, на которой происходит нагрев металла):

3) Длина полезного пода (длина печи, по которой происходит перемещение металла):

– коэффициент заполнения полезной длины.

4) Длина габаритного пода печи:

– длина неработающего участка.

5) Напряжение активного пода:

Под понимается удельная производительность печи, определяющая количество металла, нагреваемого на единице поверхности в единицу времени.

F_а – площадь активного пода