2.4 Определение времени нагрева металла в методической зоне.

Расчет проводится для каждого из трех участков методической зоны.

Степень черноты газов:

,

где - степени черноты углекислого газа и водяных паров, соответственно; определяется по номограммам [2, рис. 5.1-5.2, стр.52-53] в зависимости от температуры газаи произведения,

- парциальное давление компонента газовой смеси (и).

- поправочный коэффициент на отклонение, определяется по графику [2, рис. 5.3].

Парциальное давление компонентов газовой смеси можно рассчитать через их объёмные доли:

,

где - барометрическое давление;

Все полученные данные и справочные коэффициенты сведём в следующую таблицу 4.

Таблица 4

№ участков	,^оС
I	1040	0,12	0,11	0,2366	1,06
II	1295	0,092	0,087	0,1842
III	1505	0,076	0,095	0,1767

Приведённый коэффициент излучения в системе газ – кладка – материал определяется для каждого участка методической зоны по формуле:

,

где - степень черноты металла [1, стр. 11];

- коэффициент лучеиспускания абсолютно чёрного тела [8, стр. 185].

I участок.

II участок.

III участок.

Средний по длине участка методической зоны коэффициент теплоотдачи излучением определяется:

,

где и- соответственно температуры поверхности металла в конце и началеi-того участка методической зоны, K.

- средняя по длине i-того участка методической зоны температура газов, K.

I участок.

II участок.

III участок.

В технике для градации условий нагрева, связанных с понятием термически тонких и массивных тел, служит численное значение безразмерного коэффициента теплоотдачи – критерий Био:

,

где - характерный размер при двухстороннем нагреве материала,.

- коэффициент теплопроводности материала, определяется для средней температуры рассматриваемого участка методической зоны.

Таким образом, для определения времени нагрева материала необходимо в начале определить значение .

Получение теплопроводности и температуропроводности сводим в таблицу 5 для большей наглядности.

Таблица 5

№ участков	Средняя температура материала, ^оC	Ст. 40,
I	183	48,661	1,1998
II	487	38,575	0,756
III	712	29,25	0,393

Если , то для решения задачи нагрева заготовки целесообразно воспользоваться расчётом в условиях нестационарной теплопроводности с граничными условиями третьего рода.

Определяем температурный критерий для поверхности материала:

где - средняя температура газов вi-том участке методической зоны.

- текущая и начальная температуры нагреваемого тела на i-том участке методической зоны.

По номограмме [2, стр. 67-68, рис. 6.1,6.2] для поверхности пластины по значениям иопределяем критерий Фурье –F₀.

Полученные данные для наглядности сведём в таблицу 6.

Таблица 6

I участок.
II участок
III участок

Рассчитываем время нагрева материала на участках методической зоны по формуле:

Полное время нагрева изделия в методической зоне:

Температура металла в центре заготовки на i-том участке методической зоны рассчитывается по формуле:

В этой формуле определяется по номограмме [2, рис. 6.4, стр. 69] для центра пластины по уже найденным выше значениямидля рассматриваемого участка зоны.