И удельной мощности нагревателя

Определение времени нагрева заготовки

На практике применяются два режима нагрева заготовок:

нагрев при постоянной во времени удельной мощности и нагрев при постоянной температуре поверхности нагреваемого изделия. Режим с постоянной удельной мощностью является основным, используемым наиболее часто. Режим нагрева при постоянной температуре поверхности используется при ускоренном сквозном нагреве. Этот режим требует или специального регулирования мощности, или специальной конструкции индуктора.

Путем решения уравнения теплопроводности (Фурье) находят выражение для температуры Т на расстоянии х от поверхности цилиндрической заготовки в виде:

(24)

где Fo — критерий Фурье (относительное время),

— коэффициент температуропроводности нагреваемого материала;

— относительная глубина активного слоя,

— так называемая -функция, характеризующая распределение температуры по сечению заготовки,– глубина активного слоя, при и при – относительное значение текущей координаты, ;

При считают, что не зависит от .

В этом случае время нагрева определяют по формуле

(25)

где К — поправочный коэффициент (для алюминия К == 1,0; для стали К = 2,0);

— перепад температуры между поверхностью и центром изделия,

== .

Удельную поверхностную мощность находят по формуле

(26)

где — значение функции при= 1,0.

Значения вспомогательной функции приведены в справочниках.

Тепловой расчет выполняется при причем под понимают среднее значение удельной мощности за период нагрева.

Выражение (25) можно существенно упростить, если при нагреве стальных заготовок принять: = 1200—1300°С (до этой температуры обычно нагревают стальные заготовки под ковку и штамповку); теплофизнческис свойства стали (при температуре —800^oС):=33,5 Вт/(м-К); а- 6,4x10^-6 м²/с; с = = 668 Дж/(кг-К) и допустимый перепад температур = 100-150° С.

При и

(27)

При и

(28)

Определив , находят полную полезную мощность

(29)

Для выполнения приближенных расчетов выражения можно еще более упростить:

при

(30)

при

(31)

где — расчетный диаметр загрузки, .

Зная время нагрева , среднее значение полезной мощности можно определить через энтальпию загрузки

(32)

где — масса заготовки, кг:

—средняя теплоемкость, Дж/(кг-К);

— средняя по сечению температура заготовки (для стали = 1100-1150^оС).

Если при заданной производительности интервал времени между выдачей заготовок из индуктора должен составлять (темп выдачи заготовок), а время нагрева, найденное из теплового расчета, равно то при необходимо установить число индукторов:

(33)

Дата добавления: 2014-01-04