Реферат Методологія вибору матеріалів і технологій у машинобудуванні

Велика кількість різних довгомірних напівфабрикатів (профілі, труби, листи і т. д.) виготовляється з алюмінієвих сплавів. Для термічної обробки цих виробів широке застосування знаходять електричні конвекційні печі.

У конвекційної печі (рис. 5) за допомогою вентилятора 1 створюється циркуляція повітря. Нагріте до заданої температури в камері з нагрівальними елементами 2 повітря надходить у робочу камеру 5 печі, де поміщаються довгомірні вироби 4. Переміщаючись уздовж виробів, повітряний потік 3 нагріває їх, а сам при цьому охолоджується. Максимальне охолодження повітря відбувається в початковий момент, після завантаження холодних виробів у піч.

В 

Рисунок 5 - Схема електричної конвекційної печі

У міру нагрівання виробів підвищується і температура повітряного потоку. Отже, температура повітря змінюється в процесі нагрівання садки довгомірних виробів як по довжині робочої камери, так і в часі. У результаті цього процес нагрівання виробів по довжині буде нерівномірним. Швидкість нагріву ближнього за напрямом повітряного потоку кінця садки буде більше, ніж далекого.

При розрахунку часу нагрівання довгомірних виробів у конвекційних печах необхідно визначати час нагрівання далекого кінця садки, бо лише за цей час садка повністю нагріється до заданої температури.

В 

Малюнок 6 - Номограма для визначення тривалості нагріву довгомірних виробів у конвекційних печах

Тривалість нагріву далекого кінця садки визначається з допомогою номограми (рис. 6), побудованої на підставі аналітичного рішення завдання про нагрівання довгомірних виробів у конвекційних печах [5]. При виконанні розрахунків за допомогою цієї номограми необхідно, перш за все, обчислити значення критеріїв До х і К t

В В 

де з р - теплоємність повітря при температурі печі, дж/(кг О‡ В° С);

р в - щільність повітря при температурі, печі, кг/м 3 ;

V - об'єм повітря, що проходить через перетин робочої камери печі в одиницю часу, або продуктивність вентилятора, м 3 /с;

Р з - поверхня садки довгомірних виробів, м 2 ;

t 1вх - температура повітряного потоку на вході в робочу камеру печі, В° С.

За номограми необхідно знайти відповідне цим критеріям значення критерію K П„ , за допомогою якого визначається час нагрівання далекого кінця садки:

(38)

Тривалість нагріву ближнього кінця садки визначається за формулою (27), так як температура повітряного потоку на вході в робочу камеру печі t вх - постійна, т. е:

(39)

де Т Б.К - час нагрівання ближнього кінця садки, с.

Різниця в часі нагрівання далекого і ближнього решт садки, тобто нерівномірність процесу нагрівання садки, залежить в основному від величини критерію До х . Якщо величина До х ≤ 0,1, то час нагрівання початкового кінця садки не перевищує більш ніж на 10% час нагрівання ближнього кінця. При практичних розрахунках такий нерівномірністю процесу нагрівання садки, як правило, можна знехтувати. Отже якщо К х ≤ 0,1, то з достатньою для практики ступенем точності можна вважати, що процес нагріву садки відбувається при постійній температурі повітряного потоку в робочій камері печі. У цьому випадку час нагрівання садки визначається формулою (27). p> На рівномірність нагрівання садки довгомірних виробів в конвекційної печі великий вплив робить кількість виробів в коші. З збільшенням кількості виробів зростає нерівномірність процесу їх нагріву, так як збільшується поверхня садки і величина критерію До х .

Нерівномірність процесу нагрівання садки аркушів в конвекційної печі залежить від відстані між листами в коші. Садка аркушів де літ робочу камеру печі на ряд каналів з практично самостійними повітряними потоками (рис. 7, а). Внаслідок цього при розрахунку часу нагрівання садки аркушів доцільно розглядати нагрів одного аркуша, замінивши відповідно часовий обсяг повітря, що проходить через робочу камеру печі, годинниковим об'ємом повітря, проходить між двома сусідніми листами, тобто

(40)

де П‰ t - швидкість повітряного потоку, м/с;

b - ширина листа, м;

h - відстань між листами в коші, м.

У цьому випадку критерій K x визначається так:

(41)

де L - довжина листа в напрямку повітряного потоку, м. Так як із збільшенням h величина K x зменшується, знижується також нерівномірність процесу нагріву аркушів.

а)