 |
|
Физический смысл критерия Био. Нагрев массивных тел. Время выдержки металла при нагреве.
Вариант 3
1. Перечислите виды и режимы движения газов. Дайте определение закона Бернулли. Запишите уравнение Бернулли с учётом и без учёта потерь давления на трение и на местные сопротивления. Запишите формулу ( 
) и перечислите факторы, приводящие к возникновению потерь давления на местные сопротивления.
В практических условиях крайне распространённым является движение в трубах и каналах, когда газ через боковые стенки не расходуется. В таких случаях для расчётов принимается уравнение Бернулли. Для не сжижаемого газа ( 
) уравнение Бернулли имеет вид: 
–для газо-нейтральных труб.
– статическое давление; 
- геометрическое давление; 
– динамическое давление.
Закон Бернулли: При установившемся течении не сжижаемой жидкости (газа) для различных сечений канала сумма давлений всех видов является постоянной.
Уравнение Бернулли с учётом потерь: 
Различают потери: на трение и на местное сопротивление.
Потери на местное сопротивление возникают при резком изменении величины и направления скорости, при резком изменении сечения канала, при повороте канала или усложнения его сечения.
Потери на трение можно определить по формуле: 
; где 
– коэф. трения; 
– длина канала [м]; 
– гидравлический диаметр канала [м] (для некруглого сечения 
; F-площадь сечения канала, П-периметр канала.); 
– плотность и скорость жидкости (газа) при норм. условиях ( 
); 
– действительная температура жидкости или газа [K].
При приближённых практических расчётов коэф. трения ( ) можно принимать постоянным и равным для керпичных каналов=0,05, для металлических=0,04.
Потери на преодоления местных сопротивлений определяется по формуле: 
; где 
– коэф. местных сопротивлений (опр. опытным путём и зависит от формы местного сопротивления). Важнейшим расчётом который выполняется для большинства печей является определение суммарных потерь давления на пути движения газов, от печи до дымовой трубы. Суммарные потери используются при определении размеров дымовой трубы.
Посредством какого вида материи осуществляется передача тепла излучением? Дайте определение абсолютно чёрного, абсолютно белого (зеркального т) тела. Изобразите модель абсолютно чёрного тела, запишите основные законы лучистого теплообмена: закон Стефана-Больцмана, закон квадратов расстояний, закон Ламберта. Запишите закон Бугера-Бера и проанализируйте его справедливость для интегрального излучения.
Любому телу свойственно тепловое излучение при условии, что его 
отлична от 0 ( 
). Суммарное излучение испускаемое телом по всему спектру называют интегральным. Тело может поглощать, пропускать или отражать тепловые лучи. Пусть на тело падает тепловой поток Q, часть которого 
– тепло поглощает, 
– пропускает через себя и 
– отражает. Баланс лучистой энергии : 
; 
; 
– поглощательная способность тела; 
– пропускательная способность тела; 
– отражательная способность тела. Тело поглощающее все падающие на него излучение это – абсолютно чёрное тело ( 
). Тело которое отражает все падающие на него лучи это – абсолютно белые или зеркальные тела ( 
). Реальные тела – серые тела.
Модель абсолютно чёрного тела.
Зависимость теплового излучения от температуры для абсолютно чёрного тела. Закон Планки: 
Закон Стефана-Больцмана: 
; где 
– плотность теплового излучения; 
[ 
] – постоянная Стефана – Больцмана; T – температура абсолютно чёрного тела.
; где 
[ ] – коэф. лучеиспускания абсолютно чёрного тела.
Степень черноты: 
; где 
– поток излучаемый серым телом; – поток излучаемый абсолютно чёрным телом при той же t.
– коэф. лучеиспускания серого тела.
Зависимость теплового излучения от геометрических факторов. Закон Ламберта.
– плотность теплового потока в направлении нормали; 
– закон квадратов расстояний; 
– плотность теплового излучения на расстоянии 1м от источника излучения [ 
]; – плотность теплового излучения на расстояние L м от тепло-излучаемой поверхности.
Физический смысл критерия Био. Нагрев массивных тел. Время выдержки металла при нагреве.
Критерий Био: Вi= 
= 
где 
– тепловое сопротивление нагреваемого металла; 
–тепловое сопротивление возникающее при переходе тепла от нагретой среды к нагреваемому телу; 
– коэф. теплоотдачи – хар. интенсивность передачи тепла от печного пространства к поверхности нагреваемого метала.
Разделение тел в соответствии с их поведением при нагреве следует ести не только по их геометрической но и по тепловой массивности, которая зависит как от условий нагрева , так и от геометрических размеров.
Bi 
-термически тонкие тела; В1 
0,25 
Для определения времени нагрева необходимо определить критерий фурье
-Фурье; 
( 
)- коэффициент температуропроводности
Предварительно нужно определить температурный критерий 
и критерий Био.
При определении значения Био, а затем и времени нагрева из критерия фурье необходимо правильно выбирать расчетную толщину нагреваемой заготовке. При двухстороннем нагреве, в качестве расчетной величины надо принимать половину истинной величины. При одностороннем нагреве необходимо учитывать полную толщину заготовки. Теплопроводность металла следует находить по средней его температуре за весь период нагрева. Для выделенного значения фурье из точки на ординате соответствующей найденному значению , проводят горизонтальную линию до пересечения с линией Био. Из полученной точки опускают перпендикуляр и на абсциссе находят искомое значение фурье из которого определяют время нагрева. 
Определение выдержки металла
Томление металла осуществляется для выравнивания тем-ры по его толщине для этого в зоне выдержки поддерживают тем-he в печи на 50 К выше тем-ры поверхности металл, чтобы тем-ра поверх. Заметно не повысилась а тепловой поток проникал внутрь и способствовал повышению тем-ры центра заготовки
Время выдержки 
ВАРИАНТ