Процесс нагрева металла состоит из внешнего и внутреннего теплообмена. В зависимости от теплового сопротивления металла всегда наблюдается определенное соотношение между внешним и внутренним тепловыми
потоками. Чтобы достичь максимально возможной скорости нагрева металла, следует как можно быстрее повысить температуру его поверхности до необходимой величины. Иначе говоря, для обеспечения скоростного нагрева надо создавать максимально возможный внешний тепловой поток. Однако это не всегда допустимо.
При нагревании тонких тел (Ви <0,25) внутренний тепловой поток практически не ограничен и процесс нагревания определяется исключительно внешним тепловым потоком. В этом случае металл воспринимает практически любое количество тепла, которую подают на его поверхность.
При нагревании массивных изделий важное значение имеет процесс распространения тепла по толщине материала. Быстрый нагрев поверхности металла до заданной температуры в массивных изделиях создает значительный перепад температур по толщине.
В некоторых случаях (при нагревании мягких сталей) не опасно и быстрый нагрев поверхности вызывает внутренний поток большой величины, что значительно ускоряет нагревание.
Во многих случаях во избежание недопустимых напряжений быстрый нагрев поверхности металла до заданной температуры оказывается возможным только после достижения массой металла температуры 773-823 К
Таким образом, при нагревании тонкого и массивного металла можно применять скоростное нагрева, для чего необходимо обеспечивать большой внешний тепловой поток.
В большинстве практических случаев скорость нагрева металла зависит от внешнего теплового потока, часто бывает сравнительно малым. В ряде случаев тонкий металл нагревается так, что внешний тепловой поток оказывается меньше возможного, т.е. на поверхность металла поступает тепла меньше, чем он может принять.
Для обеспечения скоростного нагрева в печи необходимо создавать очень высокую температуру, что обусловливает большую разницу между температурами печи и металла, и обеспечивать интенсивное движение газов.
Для обеспечения скоростного нагрева можно использовать принципиально два метода создания значительного теплового потока на поверхность металла.
При первом методе эффект достигается за счет увеличения до максимально возможных пределов лучистой составляющей теплообмена, для чего в печи создается очень высокая температура. Печи, построенные по такому принципу, имеют ряд недостатков, основными из которых являются тяжелые температурные условия, в которых работает кладка печи.
При втором методе, который получил название ударного нагрева, большой внешний тепловой поток обеспечивается за счет конвективной составляющей. Высокие значения аконв [350-400 Вт / (м К)] обеспечиваются при этом большими скоростями продуктов сгорания направляются непосредственно на поверхность металла, разрушают граничный слой и вызывают интенсивную теплоотдачу. Такой метод нагрева металла не вызывает перегрева кладки печи, но требует особых, очень сложных конструкций горелок.
Загрузка...