Расчет критерия Био

После расчет коэффициента теплоотдачи вычисляется критерия Био

, (34)

где – критерий Био;

суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К);

– толщина нагреваемого слоя заготовки, м;

– коэффициент теплопроводности садки, Вт/(м ·К).

По критерию Био нагреваемые тела принято разделять на теплотехнически тонкие и теплотехнически массивные. В тонком теле можно пренебречь имеющимся при нагреве перепадом температур по толщине заготовки и принять градиент температур по сечению заготовки равным нулю. В этом случае расчет времени нагрева заготовки упрощается.

Если величина , то с точностью это теплотехнически тонкое тело для цветных металлов и сплавов. Если величина , то с точностью 10 % это теплотехнически тонкое тело для черных сплавов. Если величина , то это область теплотехнически массивных загрузок. Для большинства случаев нагрева при определении толщины нагреваемого слоя используют вспомогательную величину

, (35)

где толщина изделия, м;

коэффициент ассимметричности.

Коэффициент асимметричности изменяется от 0,5 до 1,0, зависит от способа укладки заготовок в печи и представлен в табл.10. Нагреву или охлаждению подвергают как однородные и изотропные тела с постоянными теплофизическими свойствами, так и неоднородные и изотропные тела, к которым можно отнести: стопа листов, рулон ленты, трубы или прутки в бугелях, мотки проволоки, слой мелких изделий на поддоне и др. Для расчетов нагрева или охлаждения анизотропных (пористых) тел предварительно определяют так называемые эквивалентные коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, а затем применяют методы расчета времени нагрева, относящиеся к однородным телам. Для расчёта эквивалентной теплопроводности можно использовать следующую формулу

, (36)

где n - коэффициент, учитывающий газовые прослойки между заготовками.

Коэффициент , учитывающий газовые прослойки между заготовками может колебаться от 5 до 40. Чем выше температура, тем меньше коэффициент , так как эффективнее передаётся тепло излучением через газовые промежутки. Приблизительно значения приведённого коэффициента теплопроводности сложной загрузки можно рекомендовать в следующих пределах:

– для нормализации и закалки, когда температура нагрева довольно высока (850-950) , – в пределах 5-10;

– для нагрева в отжигательных печах с температурой порядка 700 – в пределах 10–20.

Таблица 7

Дата добавления: 2014-11-18