Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
В«Комсомольський-на-Амурі державний
технічний університет В»
Інститут КП МТО
Кафедра МТНМ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсового проекту
Методологія вибору матеріалів і технологій у машинобудуванні
1. Теплообмін в паливних та електричних печах
Паливні печі. Димові гази, що заповнюють робочий простір паливної печі, передають тепло випромінюванням і конвекцією нагрівається виробам і стінок печі. Останні випромінюють тепло на вироби. Всі ці процеси враховуються при визначенні коефіцієнта тепловіддачі.
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням розраховується за формулою
,
де ступінь чорноти поверхні виробу;
коефіцієнт, враховує взаємні процеси лучеиспускания димових газів, виробів і стінок печі. Коефіцієнт виражається наступною формулою
,
де ступінь розвитку кладки, її чисельне значення приблизно дорівнює відношенню сумарної внутрішньої поверхні стінок і склепіння печі до сприймальним теплове випромінювання поверхні металу
,
ступінь чорноти димових газів;
температура димових газів у робочому просторі печі, К;
середня температура нагрівається металу, К, визначається таким чином
В
де початкова температура металу, К;
кінцева температура металу, К.
Ступінь чорноти димових газів залежить від їх складу. До складу пічних димових газів входять азот (N 2 ), вуглекислий газ (СО 2 ) і водяна пара (Н 2 О). Одно-і двоатомні гази мають мізерно малу інтенсивність теплового випромінювання. Тому ступінь чорноти димових газів визначається з вираження
,
де ступінь чорноти вуглекислого газу;
умовна ступінь чорноти водяної пари;
поправочний коефіцієнт на парціальний тиск водяної пари.
Ступінь чорноти газу залежить від його температури, парціального тиску р і середньої ефективної довжини променів в розглянутому газовому об'ємі. Величина р (Н/см 2 ) чисельно дорівнює об'ємній частці газу в складі продуктів горіння. Величину наближено можна визначити так
,
де обсяг, заповнений випромінюючим газом, м 3 ;
площа всіх стінок, що обмежують цей обсяг, м 2 .
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при турбулентному русі повітря або продуктів згоряння в каналах можна визначити за допомогою наступної наближеною формули
,
де наведена (0 Лљ С; 1,013 Па) швидкість руху газів;
еквівалентний діаметр каналу, м.
Враховуючи складність теплового процесу на поверхні нагрівається вироби, коефіцієнт тепловіддачі вважають складною величиною, яка дорівнює сумі коефіцієнтів тепловіддачі випромінюванням і конвекцією
.
Величина перепаду температури по товщині виробу залежить від відносини термічного опору виробу до термічного опору передачі тепла до його поверхні. Чим більше зазначене відношення, тим більше перепад температури по товщині виробу. У теорії теплообміну ставлення внутрішнього термічного опору виробу до зовнішнього термічному опору на його поверхні визначається критерієм Біо ()
,
де внутрішнє термічний опір вироби;
зовнішнє термічний опір;
коефіцієнт тепловіддачі;
коефіцієнт теплопровідності металу;
характерний геометричний розмір виробу: для пластини половина її товщини при двосторонньому нагріванні і повна товщина в разі одностороннього нагріву.
За умовну межу між тонкими і масивними виробами можна прийняти таке значення критерію, при якому похибка визначення часу нагріву вироби без обліку перепаду температури в перетин вироби не буде перевищувати 5% від дійсної тривалості нагрівання.
Відповідно з цією умовою вироби можна вважати тонкими в тепловому відношенні, якщо.
Електричні печі. В електричних печах без штучної циркуляції повітря основним видом теплообміну, визначальним нагрів виробів, є теплообмін випромінюванням. Конвективний теплообмін в результаті вільного руху повітря біля поверхні нагрівається вироби має невелику інтенсивність. Тому коефіцієнт тепловіддачі визначається формулою теплообміну випромінюванням, в якій конвективний теплообмін враховується поправочних коефіцієнтів:
(20)
де Оµ п - приведена ступінь чорноти виробів і внутрішньої поверхні робочої камери печі;
Т 1 - температура печі, В° К;
T 2ср - середня температура виробів, В° К; визначається за формулою (8);
Оµ до
