Нагревательные печи в кузнечных цехах (стр. 3 из 5)
110072,5
ЈIизл = = 165,5 Вт/м2*К975 - 310
Суммарный коэффициент теплоотдачи
Ј∑1 = Јкон + ЈIизл, Вт/м2*К , где Јкон – коэффициент теплоотдачи конвекцией = 15 Вт/м2*К.
Ј∑1 = 15 + 165,5 = 180,5 Вт/м2*К
Заготовку прямоугольного сечения с b ≤1,8 можно представить в видеh
эквивалентного цилиндра с диаметром
dэ = 1,128*√h*b, м. dэ = 1,128*√0,8*0,7 = 0,9 м.
Критерий Био
Ј∑I*S
ВiI =λ
Ј - коэффициент теплоотдачи
S – прогреваемая толщина изделия
λ– коэффициент теплопроводности
180,5*0,35
ВiI = = 1,348,6
Температурный критерий
tгI - tпов
QповI = tгI - tмнtпов – температура поверхности
975 - 600
QповI = = 0,4975 - 20
Время нагрева металла в I интервале
τI = F0IS2 , Са
где F0I –критерий Фурье в I интервале
а – коэффициент температуропроводности стали
0,12
τI = 0,8 0,000001 = 9600 : 3600 = 2часаТемпература в центре заготовки в конце I интервала периода нагрева
tцентI = tгI - QцентI *( tгI - tмн), С
QцентI – температурный критерий в центре заготовки в конце I интервала
tцентI = 975 – 0,68*(975 – 20) = 325,6 С
Средняя по сечению температура заготовки в конце I интервала периода нагрева
tмIк + tцентI600 + 325,6
tI-II= 2 , С tI-II = = 462,8 С2
3.2 Расчет нагрева металла во II интервале
Температура поверхности металла изменяется от tмIIн, С = 600 С, до tмIIк, С = 1000 С.
Температура газа изменяется от tгIIн , С = 1150 С, доtгIIк, С = 1300 С.
Средние за интервал температуры:
tнмII + tкмII 600 + 1000
tмII = 2 , С tмII = 2 = 800 CtнгII + tкгII1150 + 1300
tгII = 2 , С tгII = 2 = 1225 СtмII + tгII800 + 1225
tкII= 2 , С tкII = 2 = 1013 ССредняя во II интервале плотность потока результирующего излучения металла
qмIIрез = С0*А [( tгII + 273)4 – ( tмII + 273)4] + С0*В [( tкII + 273 )4 – ( tмII+ 273)4]100 100 100 100
1125 + 273 800 + 273 1013 + 273
qмIIрез = 5,7*0,76 [( )4 – ( )4] + 5,7*0,3 [( )4 –100 100 100
800 + 273
( )4] = 132097,9 Вт/м2100
Средний за II интервал коэффициент теплоотдачи излучением
qмIIрез 132097,9
ЈIIизл = , Вт/м2*К ЈIIизл = = 310,8 Вт/м2*К 
tгII – tмII1225 - 800Примим коэффициент теплоотдачи конвекцией ЈконвII= 15 Вт/м2*К
Суммарный коэффициент теплоотдачи
Ј∑1I = ЈIIконв+ ЈIIизл, Вт/м2*К , Ј∑1I = 15 + 310,8 = 325,8 Вт/м2*К
Критерий Био
Ј∑II*S 325,8 * 0,35
ВiII = = 30,2 = 3,8λ
Температурный критерий
tгII - tкмII1225 - 1000
QповII = tгII – tI-II= = 0,31225 – 462,8
Продолжительность II интервала периода нагрева
0,4*0,12
τII = F0IIS2 , С τII= = 18182 С, 18182 : 3600 = 5часова 0,0000055
Температура в центре заготовки в конце II интервала периода нагрева
tцентII = tгII - QцентII *( tгII– tI-II), С tцентII= 1225 – 0,6*(1225 – 462,8) = 767,7 С
Средняя по сечению температура заготовки в конце II интервала периода нагрева
tкмII + tцентII1000 + 767,7 
tII-III= , С tII-III = 2 = 884 C2
III интервал
Температура поверхности металла изменяется от tнмIII, С = 1000, доtкмIII, С = 1250
Температура газа изменяется от tнгIII, С = 1300, до tкгIII, С= 1400.
Средние за интервал температуры:
tнмIII+ tкмIII 1000 + 1250 tмIII= 2 , С tмIII = = 1125 С2
tнгIII + tкгIII
tгIII = , С 1300 + 1300 2 tгIII = = 1300 С2
tмIII + tгIII1125 + 1300 tкIII= , С tкIII= 2 = 1213 C2
Средняя в III интервале плотность потока результирующего излучения металла
qмIIIрез = С0*А [( tгIII + 273)4 – ( tмIII + 273)4] + С0*В [( tкIII + 273 )4 –100 100 100
tмIII + 273
( )4] , Вт/м2100
1300 +273 1125 + 273 1213 +173
qмIIIрез = 5,7*0,76 [( )4 – ( )4] + 5,7*0,3[ ( )4 –100 100 100
1125 + 273
( 100 )4] = 117767,6 Вт/м2Средний за III интервал коэффициент теплоотдачи излучением
qмIIIрез 117767,6
ЈIIIизл = tгIII – tмIII, Вт/м2*КЈIIIизл = = 673 Вт/м2*К1300 - 1125
Суммарный коэффициент теплоотдачи
Ј∑1II = ЈIIIконв+ ЈIIIизл, Вт/м2*К , Ј∑1II = 15 + 673 = 688 Вт/м2*К
Критерий Био
Ј∑III*S 688*0,35
ВiIII = = 28,5 = 8,5λ
Температурный критерий
tгIII - tкм1300 - 1250
QIIIпов = = = 0,1tгIII – tII-III1300 - 884
Продолжительность III интервала периода нагрева
0,6 * 0,12
τIII = F0III *S2, С τIII = = 18154 :3600 = 5часов