Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Запорожский национальный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

№1009

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.02.2016

Размер:

415.58 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 65 6 > Следующая >>>

Показни-		Остання цифра шифру
ки	0	1	2	3	4
Марка	Сталь 40	У8	15ХМ	1Х13	ШХ15
сталі
Показни-		Остання цифра шифру
ки	5	6	7	8	9
Марка	Р18	Х18Н9Т	Сталь 08	Сталь 20	1Х13
сталі

Теплофізичні властивості сталі (λ і a ) вибирати з таблиць додатка Б та В.

Значення температур tпоч, tпечі та сумарний (радіаційноконвективний) коефіцієнт тепловіддачі αå вибирати за передостанньою цифрою шифру з таблиці

Показники		Передостання цифра шифру
	0	1	2	3	4
tпоч, °С	20	30	40	50	60
tпечі , °С	1080	960	1090	1100	1150
αå , Вт /( м2 × К )	195	290	285	280	175
Показники		Передостання цифра шифру
	5	6	7	8	9
tпоч, °С	70	80	90	100	110
tпечі , °С	1120	650	500	1100	1170
αå , Вт /( м2 × К )	170	165	260	155	250

Кінцеві tкін і граничні tгр значення температур нагрівання поверхні заготовки вибирати відповідно до марки сталі з таблиці

Марка сталі	tкін, °С	tгр, °С	Марка сталі	tкін, °С	tгр, °С
Сталь 08	1240	1290	1Х13	1100	1150
Сталь 20	1240	1290	ШХ15	1150	1200
Сталь 40	1240	1290	Р18	1180	1230
У8	1130	1180	1Х18Н9Т	1200	1250
15ХМ	1180	1230

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Вимоги до розв’язання задачі

Визначити значення температури в характерних точках твердо-

го тіла за τ = 0,5;1,0; 2,0 год. :

1)у центрі заготовки;

2)у середині торцевої поверхні.

Зобразити графічно змінювання температури протягом процесу нагрівання у досліджуємих точках твердого тіла в координатах

“температура-тривалість процесу нагрівання” (тобто час). Провести аналіз одержаних результатів.

Прийняти інженерне вирішення щодо

a) визначення часу виходу на стаціонарний режим (розрахунок виконати за допомогою ЕОМ з використанням прикладної програми

TEPL 6 [14];

б) інтенсифікації процесу нагрівання і мінімальних термічних напружень.

5.5Послідовність виконання задачі 7

5.5.1Аналіз вихідних даних.

5.5.2Схема процесу.

5.5.3Словесна постанова задачі.

5.5.4Математична модель.

5.5.4.1Характерний розмір l для необмеженої довжини відповідних пластин (або циліндра), пересіченням яких утворені точки.

5.5.4.2Числові значення критерія Fo (за відповідними характерними розмірами).

5.5.4.3Числові значення критерія Bi (за відповідними характерними розмірами).

5.5.4.4Температурний критерій θ i для характерних точок (і=1;4 для циліндра та і=1;6 для паралелепіпеда).

5.5.4.5Температурні критерії θц.цил, , θц.пл , θпов.пл (для циліндра)

або θпов.y ,θц.пл.х ,θц.пл.z ,θц.пл.y (для паралелепіпеда) за відповід-

ними (тобто для центра, поверхні необмеженої довжини пластини і циліндра) за номограмами Д.В. Будріна при розрахованих значеннях критеріїв Fo та Вi [9, рис.16...21 ].

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

5.5.4.6Значення температури в характерних точках (t1 і t 4 або t1 і t 6 ).

Наприклад, t1 = t c - θ1 (t c - t поч ).

5.5.5Побудова графіка змінення температури у двох характерних точ-

ках (t1,4,6 = f (τ)).

5.5.6Інтенсифікація процесу нагрівання та організація раціональних параметрів нагрівання. При цьому треба звернути увагу на те, що для запобігання термічних напружень при нагріванні сталевих заготовок різниця температур між центром і поверхнею повинна не перевищувати:

а) 50°C для термічно тонких тіл (Вi < 0,25); б) 100°C для термічно масивних тіл (Вi > 0,5).

При визначенні раціональних параметрів нагрівання можна скористуватись рекомендаціями [4,с.346 − 356 ]; [15,с.117 −119 ]; [6].

5.6 Задача 8

Вихідні дані. Мурування стінка (стінка) промислової печі, розігрівається від початкової температури tпоч = 20°С до кінцевої температури tкін ,°С. Тривалість розігрівання мурування печі τкін, год.; тривалість виходу температури внутрішньої поверхні печі до tкін дорівнює τ1, год. Стінка печі складається з двох шарів різної природи матеріалів: товщина першого шару δ1, мм; товщина другого шару δ2, мм; матеріал першого шару М1, другого – М2.

Числові значення tкін, τкін, τ1 вибирати за останньою цифрою шифру з таблиці

Показ-		Остання цифра шифру
ники	0	1	2	3	4
tкін, °C	1240	1180	1130	1290	1230
τкін, год.	2,3	1,9	1,8	2,4	2,2
τ1, год.	1,4	0,8	0,7	0,84	0,9
Показ-		Остання цифра шифру
ники	5	6	7	8	9
tкін, °C	1250	1200	1150	950	560
τкін, год.	2,2	2,0	1,8	1,92	1,5
τ1, год.	0,76	0,5	0,64	0,82	0,6

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Числові значення δ1, δ2, М1, М2 вибирати за передостанньою цифрою шифру з таблиці

Показ-				Передостання цифра шифру
Показ-
ники	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

δ1,м	0,150	0,130	0,165	0,140	0,180	0,170	0,145	0,175	0,100	0,120
δ1,м

δ2,м	0,040	0,080	0,090	0,070	0,100	0,060	0,085	0,095	0,050	0,065
δ2,м

М1	Шамот	ШЛБ-0,8	ШЛБ-1	ШЛБ-1,3	ВГО45	Магнезит	ШЛБ-0,4	ШЛБ-1,0	ДНЛ-1,0	Шамот
М1

М2	Асбест	Скловата	Шлаковата	Вермикуліт	Азбозурит	Піношамот	Пінодинас	Мінеральнавата	ВК	Совеліт
М2

Теплофізичні характеристики (λ, ср, ρ) матеріалів стінки печі вибирати із [6, приложение 6].

Вимоги до розв‘язання задачі

Визначити характер розподілу температури по товщині двохшарової стінки печі.

Скласти зведену таблицю результатів розрахунку.

Зобразити графічно розподіл температури у шарах стінки печі в моменти часу τ = τ1; τ = τкін/2; τ = τкін.

Провести порівняльний аналіз одержаних результатів.

5.7 Послідовність виконання задачі 8 Приклад алгоритму розрахунку та коментар до нього.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Вихідні дані прикладу. Знайти розподіл температури по товщині двохшарової стінки печі (d1=0,120м-товщина першого шару, d2=0,108м-товщина другого шару мурування печі; коефіцієнт температуропровідності матеріалу першого шару a1 =0,49×10-6 м2/с, другого

шару – a2 =0,4×10-6 м2/с; коефіцієнт теплопровідності матеріалу пер-

шого шару l1=1Вт/(м×К), другого шару - l2=0,5 Вт/(м×К)) при її розігріванні від початкової температури tпоч=20°C до кінцевої tкін=1000°С протягом tкін=1,7 год., якщо після початку нагрівання температура внутрішньої поверхні мурування печі через t1=0,567 год. досягла значення tкін і залишалась сталою; температура навколишнього середовища tс=20°С, сумарний коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні стінки в навколишнє середовище aå =10 Вт/(м2×К).

5.7.1Аналіз вихідних даних.

5.7.2Схема процесу.

5.7.3Словесна постанова задачі.

5.7.4Математична модель.

5.7.5Вирішення.

5.7.5.1Приймаємо кількість елементарних шарів у першому шарі стін-

ки печі n1=6 (може бути будь-яка, при цьому чим більше приймати елементарних шарів, тим точніше визначення температури в шарі печі).

5.7.5.2Товщина елементарного шару в першому шарі стінки

Dx = d1/n1 = 0,12/6 = 0,02м.

5.7.5.3 Елементарний відрізок часу

Dt = (Dx1)2/2 a1 = 0,022/2×0,049×10-6=408,16 c.

5.7.5.4 Товщина елементарного шару в другому шарі стінки печі


Dx	2	= Dx	1	a	2	/ a	= 0,02 0,4×10-6	/ 0,49×10-6	= 0,018м.
	2		1		2	1

5.7.5.5 Кількість елементарних шарів у другому шарі стінки печі n2 = δ2 / x2 = 0,108/0,018 = 6.

5.7.5.6 Щоб зобразити розподіл температури по товщині стінки печі протягом часу її розігрівання треба скласти таблицю. У цій таблиці вертикальні стрічки, тобто стовпчики – відрізки часу, що пройшли з початку нагрівання стінки, які кратні елементарному відрізку часу і кількість яких дорівнює m, де m = tкін×3600/Dt (за умовами прикладу m = tкін×3600/Dt = 15); горизонтальні стрічки: 0Dx1- внутрішня поверхня

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Внутрішня поверхня	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	Зовнішня поверхня
1											6
			x1							x2

печі; 1Dx1-межа розділу 1-го і 2-го, 2Dx1-2-го і 3-го, 3Dx1-3-го і 4-го, 4Dx1-4-го і 5-го, 5Dx1-5-го і 6-го елементарних шарів першого шару

стінки; 6Dx1 і 0Dx2- межа розділу першого і другого шарів стінки печі;

1Dx2-межа розділу 1-го і 2-го, 2Dx2-2-го і 3-го, 3Dx2 - 3-го і 4-го, 4Dx2- 4-го і 5-го, Dx2-5-го і 6-го елементарних шарів другого шару стінки

печі; 6Dx2-зовнішня поверхня печі.

5.7.5.7Оскільки до початку розігрівання температура стінки у всіх шарах дорівнює 20°С, то до стрічки 0Dt вносимо температуру 20°С.

5.7.5.8Так як за умовами (вихідними даними) дано, що після нагрівання протягом 0,567 год. температура внутрішньої поверхні досягла

1000°С і залишається сталою, то до стовпчика 0Dx1 (внутрішня поверхня), починаючи з 5-ої стрічки (що відповідає протіканню п‘яти елементарних відрізків часу К=(t1×3600)/Dt=(0,567×3600)/408=5) і закінчуючи m=15, вносимо температуру 1000°С.

5.7.5.9 Оскільки за t1=0,567 год. внутрішня поверхня стінки нагрілась від tпоч=20° до tкін=1000°С, то після протікання елементарного відрізку часу приріст температури склав

t =	tвнкін − tпоч	=	1000 − 20		= 196	o	С.
	K			5

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

5.7.5.10 Тоді температура на внутрішній поверхні стінки печі протягом Dt1...Dt4 буде:

t1 τ,0 x1 = 20+196 = 216°C; t2 τ,0 x1 = 216=196 = 412°C; t3 τ,0 x1 = 412+196 = 608°C; t4 τ,0 x1 = 608+196 = 804°C.

5.7.5.11Температура на внутрішній поверхні стінки протягом

Dt5...Dt15

t5 τ,0 x1 … t15 τ,0 x1 = 1000°C.

5.7.5.12Температура на межі двох елементарних шарів у першому шарі стінки печі

tm τ,n x1 =	t( m−1) τ,( n−1) x1	+ t( m−1) τ,( n+1) x1	;
		2

у другому шарі стінки печі

tm τ,n x2 =	t( m−1) τ,( n−1) x2	+ t( m−1) τ,( n+1) x2	.
		2

5.7.5.13 Температура на межі двох шарів стінки

tm τ,n x1,2 =

−

;

×t( m 1)

,( n 1) x

+ R

×t( m 1)

,( n 1) x

R2 + R1

де R1,R2 – теплові опори елементарних шарів стінки, (м2×К)/Вт. 5.7.5.14 Температура на зовнішній поверхні стінки печі

×Dx

×t

+ l

×tm

,( n 1) x

tm τ,n x2 =

−

aΣ

×Dxn

+ l2

Для прикладу розрахуємо значення температури в 14-ій строчці, що відповідає протіканню 14-ти елементарних відрізків часу з урахуванням того, що всі значення температури за попередній відрізок часу визначені до цього.

Значення температури на межі двох елементарних шарів у першому шарі стінки печі в 14-ій строчці:


	t	τ,0	x1	+ t	13 τ,2 x1		1000		+	574
t14 τ,1 x1 =	13	τ,0	x1		13 τ,2 x1	=	1000			574	= 787o C;
t14 τ,1 x1 =				2		=		2			= 787o C;
				2				2

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

τ,1 x1

+ t

τ,3

791

425

t14 τ,2 x1 =

= 608o C;

τ,2 x1

+ t

τ,4

574

277

t14

τ,3

= 425,9o C;

τ,3 x1

+ t

τ,5

425

204

t14

τ,4

= 314o C;

τ,4 x1

+ t

τ,6

277

164

t14

τ,5

= 220o C;

τ,0 x2

+ t

τ,1

164

54,7

t14

τ,1 x2

= 109,4o C.

Значення температури на межі двох шарів стінки

R ×t14

+ R ×t14

,1 x

0,036×220+ 0,02×109,4

t14 τ,6 x1 =

180,5 C;

R2 + R1

0,036+ 0,02

де

R = Dx1

= 0,02 = 0,02( м2 × К ) / Bт;

Dx2

0,018

= 0,036( м

× К ) / Bт.

0,5

Значення температури на межі двох елементарних шарів у другому шарі стінки печі в 14-ій строчці:

			t			τ,1 x2	+ t			13		τ,3 x2					92,5		+		34,2
t14 τ,2 x2 =				13		τ,1 x2				13		τ,3 x2			=		92,5				34,2		= 63,3o C;
t14 τ,2 x2 =							2								=				2				= 63,3o C;
							2												2
		t				τ,2 x2	+ t					τ,4 x2					54,7		+		25,2
t14 τ,3 x2 =				13		τ,2 x2			13			τ,4 x2		=			54,7				25,2		= 39,9o C;
t14 τ,3 x2 =							2							=					2				= 39,9o C;
							2												2
		t				τ,3 x2	+ t		13			τ,5 x2					34,2		+		21,4
t14 τ,4 x2 =	13					τ,3 x2			13			τ,5 x2	=				34,2				21,4		= 27,8o C;
t14 τ,4 x2 =					t		2	+ t					=						2				= 27,8o C;
							2												2
											13 τ,6 x2							25,2		+		21	o
t14 τ,5 x2 =					13 τ,4 x2						13 τ,6 x2							25,2				21	o
																=							= 23,1 C.
								2								=			2				= 23,1 C.
								2											2

Значення температури на зовнішній поверхні стінки печі

		aΣ × Dxx ×tc + l2 ×t14 τ,5 x		2		10×0,018×20		+ 0,5×23,1	o
t14 τ,6 x2	=				=				= 22,2 C.
		aΣ × Dx2	+ l2			10	×0,18	+ 0,5

Аналогічно визначаються значення у всіх стрічках таблиці, тобто з 1 по 15 (дивись таблицю).

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

com.pdffactory.www Pro pdfFactory версией испытательной создан PDF

Δτ	х	0 x1	1 x1	2 x1	3 x1	4 x1	5 x1	6	x1	1 x2	2 x2	3 x2	4 x2	5 x2	6 x2
Δτ	Δτ,c	0 x1	1 x1	2 x1	3 x1	4 x1	5 x1	0	x2	1 x2	2 x2	3 x2	4 x2	5 x2	6 x2
	Δτ,c							0	x2
0	0	20	20	20	00	20	20	20		20	20	20	20	20	20

1	408	216	20	20	20	20	20	20		20	20	20	20	20	20

2	816,3	412	118	20	20	20	20	20		20	20	20	20	20	20

3	1224	608	628	69	20	20	20	20		20	20	20	20	20	20

4	1632	804	338	324	44	20	20	20		20	20	20	20	20	20

5	2040 (τ1=	1000	564	191	172	32	20	20		20	20	20	20	20	20
5	=0,567	1000	564	191	172	32	20	20		20	20	20	20	20	20
	год.)
6	2448	1000	595	368	223	96	26	20		20	20	20	20	20	20

7	2857	1000	684	409	232	124	58	44		20	20	20	20	20	20

8	3265	1000	704	458	265	145	84	65		32	20	20	20	20	20

9	3673	1000	729	484	301	174	105	82,5		42	26	20	20	20	20

10	4081	1000	742	565	329	203	128	101,5		54	31	23	20	20	20

11	4489	1000	782	535	384	228	152	121,5		66	38	25	21	20	20

12	4897	1000	767	583	381	268	174	140		79,6	48	29,8	22,8	20,7	20

13	5306	1000	791	574	425	277	204	164		92,5	54,7	34,2	25,2	21,4	21

14	5714	1000	787	608	425,9	314	220	180,5		109,4	63,3	39,9	27,8	23,1	22,2

	6122
15	(τкін=1,7	1000	804	606,4	461	323,3	247,2	202,4		121,9	74,2	45,5	31,5	25	23,68
	год.)

5.8 Задача 9

Вихідні дані. Теплота переноситься крізь двохшарову стінку мурування печі за умов стаціонарного режиму функціювання печі, тобто за умов усталеного теплового потоку крізь систему шарів з різ-

ного матеріалу. Температура на внутрішній поверхні печі t пов1 = 1300°C, температура зовнішньої поверхні t пов2 .

Товщина першого шару δ1 , другого -δ 2 . Коефіцієнти теплопровідності відповідно λ1 , λ2 . Внутрішній радіус печі r1 . Коефіцієнт тепловіддачі αΣ від зовнішньої поверхні у навколишнє середовище, температура якого t c =30°C.

Значення δ1 ,δ 2 , r1 вибирати за передостанньою цифрою шифру з таблиці

Показни-		Передостання цифра шифру
ки	0		1		2	3	4
δ1 , мм	230		80		70	150	50
δ 2 , мм	115		50		40	80	30
r1 , м	1,5		2,0		2.5	3,0	4,0
Показни-		Передостання цифра шифру
ки	5		6		7	8	9
δ1 , мм	250		200		100	120	110
δ 2 , мм	200		100		70	20	15
r1 , м	5,0		4,5		3,5	3,2	4,7
Значення λ1 , λ2 , αΣ			вибирати за останньою цифрою шифру з таб-
лиці
Показники				Остання цифра шифру
		0		1	2	3		4
λ1 , Вт/(м·K)		0,815		1,58	0,88	1,75		1,86
λ2 , Вт/(м·K)		0,225		0,314	0,465	0,29		0,93
αΣ , Вт/(м2·K)		15		10	30	45		50

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 65 6 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
07.02.201610.51 Mб36Язык С++. Специальное издание. Б.Страуструп.djvu
#
07.02.201639.76 Кб8Япония.docx
#
26.11.2019423.94 Кб0ЯЭУ РГР Заказ 1200(16,0).doc
#
28.07.201930.39 Кб44№ 2(Прицел).docx
#
28.07.201928 Кб3№ 3(блокировки+ел оборуд).docx
#
07.02.2016415.58 Кб5№1009.pdf