Расчёт продолжительности нагрева заготовок

 

В камерной нагревательной печи имеет место радиационный равномерно распределённый режим внешнего теплообмена при  и .

Термическая массивность заготовок устанавливается по критерию Старка

 

 

где  , R – расчётная толщина заготовки, на которой наблюдается максимальный перепад температур. Величина R в общем случае не совпадает с геометрическим размером нагреваемого тела и определяется несимметрией нагрева, то есть , где – коэффициент несимметричности нагрева, зависит от расположения заготовок на поду.

Так как  критерий Sk рассчитывается для начала Sk´ и конца Sk´´ нагрева.

Если , то заготовка является термически тонким телом. При заготовка представляет собой умеренно массивное тело, расчёт продолжительности которого ведётся по формулам для термически тонкого тела, но с поправкой на массивность

 

 

где коэффициент формы нагреваемой заготовки

 

 

Для оптимального расположения заготовок на поду принимаем с=0,065 м. По таблице 3.1. [1] находим  в зависимости от расположения заготовок на поду.

Необходимое время нагрева термически тонких заготовок (при постоянной теплоёмкости металла ,

 

 

где - поправка на конвективную составляющую во внешнем теплообмене, - средняя удельная теплоёмкость металла в интервале температур.

Количество заготовок в печи

 

Масса металла, находящаяся в рабочей камере печи

 

 

Функция  находится по формуле

 

 

Так как теплофизические свойства стали заметно изменяются при нагреве, расчёт нагрева проводим для нескольких температурных интервалов, в каждом из которых величина  принимается постоянной. Коэффициент теплопроводности стали  определяется для средней температуры интервала.

Интервал температур нагрева разбивают на три диапазона , , . Результаты расчёта сведены в таблице 3.

Общая длительность нагрева .

По результатам расчёта строится график нагрева заготовок с учётом того, что при  зависимость  может считаться линейной.