С помощью рис. 5 можно решать следующие
задачи:
1) зная конечную температуру нагрева (охлаждения) и
задавшись температурой и расходом газа, находить безразмерное время,
а затем, при известных а, р,
С
— время нагрева т< из соотношения (13);
2) задаваясь временем т< и температурой газа,
определять конечную температуру нагрева загрузки
^к;
3) задаваясь температурами <к и и, определять необходимый расход газа через
садку.
Пример 3. Определить время
нагрева в электрической печи с принудительной конвекцией насыпной загрузки
из мелких стальных деталей, имеющих форму цилиндра диаметром 0,01 м. Масса
каждой детали 0,036 кг, площадь поверхности — 0,0016
м2.
Расчет будем вести на 1 пот. м
длины печи. Масса загрузки, приходящаяся на 1 м длины печи, составляет 80
кг, расход воздуха через садку на этой же длине печи равен 0,235
м3/с.
Конечная и начальная температуры
деталей 600 и 10° С, температура газового потока 630° С. Коэффициент
теплоотдачи в загрузке примем равным 80 Вт/(м2-°С). Удельная
теплоемкость стали 670 Дж/(кг- °С).
Определяем полную (суммарную)
площадь поверхности изделий в загрузке:
Теплофизические константы воздуха
для 630е С: удельная теплоемкость сг = = 1090 Дж/(кг
1С); плотность уг = 0,4 кг/м3.
Расход воздуха
вг= 0,235-0,4 = 0,094
кг/с.
Относительная температура загрузки
в конце иагрева [см. (12)] ф = (600—10)7(630—10)
= 0,95.
Безразмерный параметр [см.
(14)]
Безразмерное время нагрева
определяем по рис. 5: 1=
8,7. Время нагрева загрузки находим из (13):
В конвективных печах атмосферой
большей частью является воздух. На рис. 6—9 [9] даны зависимости
коэффициента теплоотдачи конвекцией от скорости воздуха и характерного
размера для тел простой конфигурации и некоторых гидов насыпной загрузки.
Если загрузка печи состоит из ряда одиночных деталей, относительно
небольших по сравнению с размерами печной камеры, их можно свести к
одиночным плите, цилиндру или шару и использовать соответствующие графики.
При нагреве крупных деталей, занимающих значительную часть печного
пространства, коэффициент теплоотдачи определяют отдельно для
различных частей их поверхностей, используя графики для плиты,
цилиндра и т. д. и выбирая среднее из полученных значений. Для труб,
профилей, листов и т. п., когда воздух продувается вдоль пакета, следует,
подсчитав эквивалентный диаметр, использовать данные для расчета
а при движении воздуха в
трубе [6]. Изделия, эквивалентный диаметр которых больше 12 мм (при
использовании графика рис. 9), следует рассматривать как одиночные детали.
В этом случае необходимо применять соответствующие графики, а на
коэффициент теплоотдачи вводить поправку, равную 1,3, так как он
увеличивается благодаря повышению турбулентности потока в слое
[9].
Когда нагрев (или охлаждение)
тонкой загрузки осуществляется совместным действием конвекции и излучения,
т. е. когда нельзя пренебречь ни той ни дру-
