Термиялық «жұқа» денелердің қыздырғыштығын зерттеу Жұмыс мақсаты:

«Жұқа» дайындаманы қыздыру үшін температуралық және жылдық диаграмасын жасау, қыздыру уақытын ғылыми тәжірибе жылымен анықтау, сондай-ақ теоретикалық түрде есептеп, салыстыру.

1 Кіріспе бөлімі

Метал қыздырудың есептік әдістерін өңдеудің теоретикалық базасы әр түрлі шарттағы жылу өткізгіштіктің негізгі теңдеулерін шешу болып табылады. Көбіне кең практикалық түрде шарттардың үш түрі жүзеге асады. Метал қыздырудың уақытын есептеуде Bi (Био) өлшемі үлкен рөл атқарады. Егер Bi мәнін мына түрде жазсақ, оның физикалық мағынасы мен рөлі айқын бола түседі:

,

мұнда а-жылу қайтарым коэффициенті, Вт/м^{2 0}С; кеңістігінен қызудағы дайындаманың бетіне жылу берілісінің қарқынын сипаттайды;

2S-плита жуандығы немесе диаметрі, м;

λ=41-жылу өткізгіштік коэффициенті, Вт/м ⁰С;

S/ λ-қызба дайындаманың жылу кедергісі;

1/а-жылудың қыздырғыш ортаның қыздырма дайындамасына өту кезінде пайда болатын жылу кедергісі.

Металдың жуандығына байланысты қызуы кезінде температуралардың төмендеуі байқалады. Оның мөлшері металдың тез қызуына байланысты көп болады. Қыздырудың бірдей шарттары кезінде температуралардың төмендеуі қызба дайындамасының жуандығына байланысты көп болады. Сонымен қатар, кей кезде салмақты дайындама да (айтарлықтай жуан) жұқа дене сияқты температуралардың аса төмендеуінсіз қыза алады . Бұл дайындама баяу қызған кезде болады, яғни, дайындама бетіне дайындама беті температурасының аса жоғарлауынсыз бетінен ішіне дейін өте алатын жылудың мөлшері жетеді.

Осылайша денелердің олардың қызуы кезіндегі күйіне сәйкес бөлуін тек қана геометриялық жуандық емес, қызу шарттарына және геометриялық өлшемдеріне байланысты жылу «қарқыны» бойынша жүргізген жөн.

Жылу қарқыны Bi өлшеміне біріктірілген сыртқы (метал бетіне қатысты) жылу кедергі мен S/ λ металының ішкі жылу кедергісі ара қатынасына байланысты анықтауға тиіс.

Bi ≤ 0,25 өлшем мәніндегі дайындамаларға «жұқаға» жатқызады. Көбіне пештегі жылудың қыздырылған өнімінің бетіне берілгісі конвекция және сәуле шығарумен жүзеге асады.

Егер жылу алмастыру сәуле тарату арқылы іске асса, жылу қайтарым коэффициентін конвективті теңдеу түрінде білдіруге болады

, (4.1)

мұнда C_n-сәуле шығарудың келтірілген коэффициент, Вт/м²к;

Т_n- пеш температурасы, К;

Т_м- Bi, К өлшемін анықтау кезіндегі материал «жұқа» дайындамалар қыздырғыштығының уақытын есепке алу кезінде ішкі есеп ескерілмейді. «Жұқа» дайындамалар қыздырғыштығының уақытын көбінесе мына теңдеу арықылы анықтайды:

сағ, (4.2)

мұнда р = 7850-дайындама тығыздығы, кг/м³;

С- дайындаманың жылу сыйымдылығы, Вт с/кг К (қосымшаны қараңыз, 1-кесте);

К_I-форма коэффициенті (К_I=1 жалпақ тілік, цилиндр-2, шар-3);

t_мⁿ; t_м^к –қызудың бастапқы және соңғы кезеңіндегі метал температурасы.

Қызу уақытын дәл есептеу үшін қызудың барлық толық кезеңін бетінің температурасына байланысты бірнеше ұзақтылыққа бөледі (көбіне-3). Әрбір ұзақтыққа а мәнін ұзақтықтың басы және соңына анықтайды, олардың орташа арифметикасын табады және сол бойынша t қызу уақытын анықтайды.

Қызудың жалпы уақытын ұзақтық бойынша қызу уақытының қосындысы сияқты анықтайды:

t= t₁+ t₂+t₃+... . (4.3)

Шектеулі өлшемдердің шынайы дайындамасы үшін К_I формасына коэффициент айқындалмаған, сондықтан әрбір ұзақтық үшін дайындама қыздырғыштығының уақытын мына теңдеу бойынша есептеуге болады:

, (4.4)

мұнда G –дайындама массасы, кг;

С- температуралар ұзақтығындағы материалдың жылу сыймдылығы

t_мⁿ; t_м^к (қосымшаны қараңыз, 1-кесте);

а- жылу қайтарылымының келтірілген коэффициенті, Вт/м²к;

F-дайындама беті, м²;

t_мⁿ; t_м^к, t_м^ср, t_м^ср – материалдың соңғы, бастапқы, орташа температурасы және пештің орташа температурасы, ⁰С.

Орташалану жылу қайтарым коэффициентін мына формула бойынша жүзеге асады

мұнда а^І және а^ІІ-ұзақтық басы және соңы үшін жылу қайтарым коэффициенті.

Сәуле таратудың келтірілген коэффициенті

С_n= С₀ E_м,

мұнда С₀= 5,67-даусыз қара дененің сәуле тарату коэффициенті, Вт/м²к;

E_м-материал қаралығының дәрежесі, E_м= 0,8 қабылдаймыз.

Қызудың жалпы уақытын ұзақтықтар бойынша қосындылау арқылы анықтайды.