3.4 Розрахунок часу нагріву металу в печі

При нагріванні «масивних» виливків час нагрівання залежить як від інтенсивності теплообміну, так і від здатності виливків засвоювати передане їм тепло і може бути визначено по значенню критерію Фур`є :

τ = сек, (3.9)

де, а – коефіцієнт температуропровідності, м²/ с (а= ).

В сою чергу критерій визначається по кривим Будрина для поверхні пластини в залежності від значення критерію і безрозмірній температури :

Ɵпов = ( 3.10)

де , t^г – температура пічних газів, , ⁰C;

t^м_п*к t^м _н*ср – відповідно кінцева температура поверхні і початкова середня за масою температура метала.

Визначив значення критерію ( а значить і час нагріву ) , необхідно по цьому значенню і по значенню критерію , який визначено раніше , знайти безрозмірну температуру для центра .

Ɵц=/ ( 3.11 )

З виразу безрозмірної температури для центра визначають температуру центра в кінці нагріву :

t^м _цк = t^г - Ɵц (t^г – t^м_н*ср ) (3.12)

За знайденим значенням t^м _цк визначають перепад температур в кінці нагріву :

Δt = t^м_п.к - t^м _цк ( 3.13)

Ділянка 1

t^м_ср =20°С λ_ср^м=59.5

t^м_{к ср}=285°С λ^м_{к ср}= 49.4

t^г_ср= =888°С λ_ср=

=

Ɵпов =

Ɵц= 0.85

• =0.7

t^м _цк = 888-0.85*(888-20)=150.2°С

Δt =285-150.2=134.8 °С

а= =0.0139 м²/с

τ = =0.50 (год)

Ділянка 2

t^м_ср = °С λ_ср^м=53.5

t^м_{к ср}=465°С λ^м_{к ср}= 42.3

t^г_ср= =1037.5°С λ_ср=

=

Ɵпов =

Ɵц= 0.85

• =0.5

t^м _цк = 1037.5-0.85*(1037.5-217.5)=340.5°С

Δt =465-340.5=124.5 °С

а= =0.0116 м²/с

τ = =0.43 (год)

Ділянка3

t^м_ср = °С λ_ср^м=44.8

t^м_{к ср}=602°С λ^м_{к ср}= 36.1

t^г_ср= =1164°С λ_ср=

=

Ɵпов =

Ɵц= 0.83

• =0.3

t^м _цк = 1164-0.85*(1164-402.75)=532.2°С

Δt =602-532.5=69.8 °С

а= =0.0089 м²/с

τ = =0.34 (год)

Ділянка 4

t^м_ср = °С λ_ср^м=38.1

t^м_{к ср}=860°С λ^м_{к ср}= 27.2

t^г_ср= °С λ_ср=

=

Ɵпов =

Ɵц= 0ю75

• =0.4

t^м _цк = 1228-0.75*(1228-567,1)=732.3°С

Δt =860-732.3=127.7 °С

а= =0.0063 м²/с

τ = =0.63 (год)

Повний час нагріву метала в зоні попереднього і в зоні інтенсивного нагріву визначають як суму часу нагріву на окремих дільницях .

τ_нагр = τ₁ + τ₂ + τ₃₊ τ₄ , год . (3.14)

τ_нагр = 0.50+0.43+0.34+0.63=1.9 (год)

Розрахунок часу нагріву виливка в зоні витримки і вирівнювання

температур

τ_вит = m *S² _розр / а , с ; ( 3.15)

де,S² _розр – розрахункова товщина виливка , м ;

а – коефіцієнт температуропровідності, м²/ с

m – коефіцієнт , який визначається за графіком , m=0.9

а= =0.005

τ_вирів ме= =1.8 (год)

τ_вит= 20хвилин на 1 см товщини виливка

τ_вит=20*10 = 200хв=3год 20 хв

τ_заг= τ_{нагріву}+ τ_{вирів ме}+ τ_{витримки} (3.16)

τ_заг= 1.9+1.8+3.2=6.9(год)

3.5 Температури печі і кладки

Температура печі:

(3.17)

Внутрішня температура пічної кладки яка необхідна для складення теплового балансу печі:

(3.18)

де, - відповідають температурі пічних газів і поверхні металу взятих з графіку, рівні коефіцієнти

(3.19)

(3.20)

Розраховуємо коефіцієнт для кожного участка:

=0.85

=0.83

=0.81

=0.78

Розраховуємо коефіцієнт для кожного участка:

=0.49

=0.48

=0.45

=0.44

По отриманим коефіцієнтам розраховуємо

=15491,69

=24684,32

=35337,85

=41839,02

Звідки : (1)=1115,64 K=842,64 °С

(2)=1253,44 K=980,44 °С

(3)=1371,07 K=1098,07 °С

(4)=1430,19 K=1157.19 °С

Звідки T_к^вн(1)=975,79 K = 692,79°С

T_к^вн(2)=1104,72 K = 831,72°С

T_к^вн(3)=1210,91 K = 973,91°С

T_к^вн(4)=975,79 K = 692,79°С

3.5 Розрахунок продуктивності печі

Уточнюються розміри поду печі або визначається її продуктивність . Для цього використовують формули :

=m*g, кг/період ; ( 3.21 )

де, m- кількість виливків , які знаходяться одночасно на поді печі , штук (коли необхідно знайти

, відомо з завдання ) ;

– продуктивність печі , кг/год ;

τ – повний час нагріву , год ;

- маса одного виливка , кг .

=4*46.8=187.2 кг/період