Масса прутка при длине его,
например, 1 м и плотности 7Ь00 кг/м'' составляет 5,4 кг; площадь поверхности
0,094 м'2. Среднюю за период нагрева удельную теплоемкость
стали принимаем равной 670 Дж/(кг-°С).
Определяем
приведенный коэффициент излучения
прутка:
По графику на рис. 4 находим,
что значение V равно 0,025. По формуле
(5)
рассчитываем время нагрева: 0,67-103.5,4 4,56
0,094
Пример 2. Определить
температуру печи, при которой такой же, как в предыдущем примере,
стальной пруток диаметром 0,03 м будет нагреваться до температуры
1000° С за время 300 с, т. е. со скоростью около 3° С/с.
Из формулы (5) находим
По графику на рис. 4 определяем
температуру печи; она составляет 1120°С.
Анализ кривых нагрева излучением
тонких загрузок при постоянной температуре печи показывает, что
нагрев в этих условиях примерно до температуры Т'загр « 0,7771ечи практически не отличается от нагрева с
постоянным тепловым потоком, причем чем выше температура печи, тем более
наглядно это проявляется. При небольших значениях температуры загрузки
второй член в скобках уравнения (1) относительно мал и не сказывается
заметно на величине теплового потока, поступающего в изделие. Таким
образом, начало нагрева тонкой загрузки в печи с постоянной температурой
характеризуется постоянной скоростью нагрева.
В печи с конвективным теплообменом
при постоянной температуре печи (равной температуре газа (Г)
длительность нагрева тонкой загрузки (в с) составляет
(8)а длительность охлаждения (в с) равна
(9)Здесь 1И и /к —
соответственно начальная и конечная температуры загрузки, °С;
Рзагр — площадь поверхности загрузки, участвующей в теплообмене
конвекцией, м2.
При расчете нагрева и охлаждения
конвекцией загрузок, состоящих из тонких изделий, когда газовый поток
проходит сквозь загрузку, различают два этапа:
1) начальный, когда первые по направлению движения
газа слои загрузки (это могут быть начальные участки длинных тонких
изделий, например прутков, при движении газа вдоль их длины) нагреваются
быстрее по сравнению с последующими вследствие наибольшего перепада
температуры между ними и газом; и
2) установившийся, или регулярный, который
характеризуется одинаковой скоростью подъема температуры всех слоев
загрузки, так что нагрев происходит при постоянном тепловом потоке. Второй
этап является определяющим для такого типа конвективных
печей.
Перепад температуры (в °С) в
загрузке на этом этапе (разность между температурой слоев на входе
газа в загрузку и на выходе из нее) равен разности температур газа на
входе в загрузку и на выходе и определяется из выражения
(10)где О. — мощность, идущая на нагрев газа в
печи, Вт; сг — удельная теплоемкость газа, Дж/кг-°С;
Ог — расход циркулирующего газа, кг/с.
