РАСЧЕТ МЕТОДИЧЕСКОЙ ЗОНЫ

Прежде всего определим, какое количество тепла получит 1 кг металла в каждой из зон, в том числе и методической. Это тепло определяется приращением теплосодержания металла . Общее приращение теплосодержания определяется по формуле [4, c.30]:

 

,                     (57)

 

где  – конечное теплосодержание металла.

.

 – начальное теплосодержание металла.

.

Принимаем начальную температуру металла °С.

.

В методической зоне

 

,               (58)

 

где  и  – коэффициенты использования топлива соответственно в сварочной зоне и общий;

 – общее количество тепла, излучаемого из сварочной зоны в методическую;

 – производительность печи, кг/час.

Определяем  по формуле [4, c.31]:

 

,                 (59)

 

где  – низшая теплотворная способность топлива.

.

 – физическое тепло, внесенное с подогревом воздуха и газа.

 

.                   (60)

 – практический объем воздуха, необходимого для горения топлива. Из расчета горения топлива

.

 – теплосодержание воздуха [4, c.32, рисунок 7].

.

 – теплосодержание подогретого газа. В нашей печи газ не греется, и .

.

 – количество тепла, уносимого из сварочной зоны.

 

,                    (61)

 

где  – практический объем дыма, получающегося при горении 1 м³ топлива. Из расчетов горения

.

 – теплосодержание газа в сварочной зоне при t_св = 1300 °С.

.

.

Теперь можно определить :

.

Находим общий коэффициент использования топлива [4, c.33]:

 

,                (62)

 

 – тепло, уносимое уходящими газами.

,                    (63)

 

 – теплосодержание уходящих газов при t_ух.г = 900°С.

.

.

.

Подсчитываем поток излучения .

 

,                   (64)

 

где  – удельный тепловой поток излучения, который по практическим данным принимается равным

.

Принимаем .

 – площадь поперечного сечения печи на границе методической и сварочной зон. С учетом нижней половины методической зоны

.

.

Теперь подсчитаем :

.

Теплосодержание металла при переходе из сварочной зоны в томильную при соответствующей температуре °С, . Тогда приращение теплосодержания в томильной зоне

 

,

 

а в сварочной зоне

 

.

 

Время нагрева металла в методической зоне определится через приращение теплосодержания [4, c.35]:

 

,                    (65)

 

где  – половина толщины металла, м;

 – удельный вес металла;

 – коэффициент формы, ;

 – средний тепловой поток в методической зоне.

 

,                    (66)

 

где  – удельный тепловой поток в начале методической зоны,

 

,               (67)

 

.

 – удельный тепловой поток в конце методической зоны,

,            (68)

 

 – средняя температура металла в конце методической зоны, соответствующая его теплосодержанию,

,

°С.

.

Принимаем .

.

Подставим  в уравнение (64).

.

Еще раз подставим  в уравнение (64) и окончательно получим

.

Определим :

,

и время нагрева в методической зоне:

.

Температура поверхности металла в конце зоны:

°С.

Перепад температур по сечению металла в конце зоны:

°С.

Температура оси металла в конце зоны:

°С.

 

РАСЧЕТ СВАРОЧНОЙ ЗОНЫ

Время нагрева металла в сварочной зоне

 

,                    (69)

 

где  – средний тепловой поток к поверхности металла в сварочной зоне.

 

,                     (70)

 

,

тогда

.

Общее время нагрева металла в печи:

 

,                   (71)

 

.

Удельная продолжительность нагрева:

 

,                     (72)

 

.