Теплофизические и параметрические характеристики материалов

Таблица П.3.1

Плотность g и коэффициент теплопроводности l
некоторых металлов и сплавов [2, 3]

  Металл или сплав g, кг/м3 при 20°С l, Вт/(м·К), при температуре, °С
   
Железо
Сталь 08кп
У10
Низколегированные стали
50Г, 40Х, 40ХС
ШХ15, 9ХС
30ХГС, 20ХН3А
30ХН3М
Высоколегированные стали
Р18, Р6М5
3Х13, 3Х2В8
Х18Н9
Цветные металлы и сплавы
Алюминий
Дуралюминий
Медь
Титан 15,2 16,3 17,51

Таблица П.3.2.

Средняя теплоёмкость некоторых металлов, сталей и
сплавов в интервале температур от 0 до t, °C, кДж/(кг·К) [11]

Металл Температура, °С
или сплав
Углеродистые стали 0,486 0,507 0,503 0,540 0,590 0,620 0,695 0,695 0,691
Низколегированные стали 0,486 0,502 0,519 0,536 0,586 0,645 0,695 0,687 0,674
Жаростойкие и жаропрочные стали: хромистые   0,469   0,486   0,507   0,532   0,599   0,636   0,682   —   —
хромоникелевые 0,502 0,511 0,523 0,536 0,553 0,561 0,569 0,574 0,582
Алюминий 0,913 0,938 0,955 0,979 1,022
Медь 0,394 0,398 0,402 0,406 0,414 0,419 0,423 0,428 0,435

Таблица П.3.3.

Степень черноты e для различных материалов [2]

Наименование Темпера- тура, °C e
Алюминий полированный 225...575 0,039...0,057
Алюминий шероховатый 0,055
Алюминий, окисленный при 600°C 200...600 0,11...0,19
Асбест в виде картона и бумаги 20...470 0,93...0,96
Бронза полированная 0,24...0,31
Вода 0...100 0,95...0,963
Вольфрам 0,039 0,070 0,195 0,263 0,345
Графит искусственный 1000...2800 0,77...0,83
Железо полированное 425...1020 0,144...0,377
Железо литое необработанное 900...1100 0,87...0,95
Железо окисленное 125...525 0,78...0,82
Железо горячекатаное 0,6
Золото 100...800 0,029...0,06
Кварц плавленый шероховатый 0,932
Кирпич красный 0,93


Наименование Темпера- тура, °C e
Кирпич динасовый 0,80 0,85
Кирпич шамотный шероховатый 0,80...0,90
Молибден 0,105 0,225 0,282
     
Никель, окисленный при 600°C 200...600 0,37...0,48
Нихром 125...1035 0,64...0,76
Нихромовая проволока окисленная 50...500 0,95...0,98
Окись алюминия 1200...1700 0,23...0,40
Сталь оцинкованная блестящая 0,23
Сталь оцинкованная окисленная 0,28
Сталь полированная 740...1040 0,52...0,56
Титан 0,217 0,286
Титан, окисленный при 500°C 500...1000 0,5...0,6
Толь 0,91
Уголь в виде нити 1045...1405 0,526
Хром 100...1100 0,08...0,26
Цинк технический полированный 225...325 0,045...0,053
Цинк, окисленный при 400°C 0,11
Цирконий 0,204 0,255 0,278
Чугун, окисленный при 600°C 200...600 0,64...0,70
Чугун расплавленный 0,29
Чугун с обработанной поверхностью 830...990 0,6...0,7
Олово и лужёная поверхность блестящая 0,043...0,064
Платина полированная 225...625 0,054...0,104
Платиновая проволока 500...1400 0,1...0,18
Рений 0,164 0,225
Родий 0,084 0,15 0,183
Ртуть чистая 0...100 0,09...0,12
Сажа 20...370 0,94...0,96

Таблица П.3.4.

Допустимые удельные поверхностные
нагрузки нагревателей, Вт/см2[3]

    Рабочая Металлические нагреватели из сплавов Неметаллические нагреватели из
температура Х20Н80, Х15Ю5 Х23Ю5Т Х27Ю5Т SiC MoSi2
2,6...3,2
2,0...2,6 3,0...3,7
1,6...2,0 2,6...3,2
1,1...1,5 2,1...2,6
0,8...1,0 1,6...2,0 3,0
0,5...0,7 1,2...1,5 2,2
0,8...1,0 1,6
1,2


Таблица П.3.5.

Удельная поверхностная нагрузка
в печах с калориферами, Вт/см2[3]

Скорость движения Температура нагрева воздуха, °C
воздуха в печи, м/с
3,0...4,0 1,0...1,5
4,0...5,0 1,5...2,0
5,5...6,5 2,0...2,5
7,0...8,0 2,5...3,0

Примечание. Бóльшие значения принимаются для меньших сечений нагревателей.

  П.3.6. Зависимость aГ от относительного межвиткового расстояния для различных типов нагревателей [2]  
теплофизические и параметрические характеристики материалов - student2.ru проволочный спиральный нагреватель теплофизические и параметрические характеристики материалов - student2.ru проволочный зигзагообразный нагреватель теплофизические и параметрические характеристики материалов - student2.ru ленточный зигзагообразный нагреватель

П.3.7. Максимальные и оптимальные длины и поверхности
ленточного нагревателя, размещаемые на 1 м2 футеровки [4]

Сечение, Приe/b = 2,0 Приe/b = 0,9
мм2 lОПТ, м FОПТ, м2 lМАКС, м FМАКС, м2
2´10 0,915 2,02
1,5´15 2´15 0,825 0,860 55,5 55,5 1,83 1,89
2,2´20 2,5´20 3,0´20 0,845 0,855 0,875 1,87 1,89 1,93
2,2´25 2,5´25 3,0´25 0,815 0,825 0,840 33,5 33,5 33,5 1,82 1,85 1,88
2,2´30 2,5´30 3,0´30 12,5 12,5 12,5 0,805 0,813 0,825 25 * 25 * 25 * 1,61 ** 1,62 ** 1,68 **
2,2´36 2,5´36 3,0´36 10,5 10,5 10,5 0,802 0,808 0,820 19 ** 19 ** 19 ** 1,45 ** 1,46 * 1,48
2,2´40 2,5´40 3,0´40 9,5 9,5 9,5 0,802 0,807 0,818 1,77 1,78 1,80

* e/b = 1,0

** e/b = 1,1

П.3.8. Максимальные и оптимальные длины и поверхности
проволочного нагревателя, размещаемые на 1 м2 футеровки [2,9]

  Зигзагообразный нагреватель на крючках при e/d, равном Спиральный нагреватель на полочках при t/d, равном
d, мм 2,75 3,5
  lМАКС, м FМАКС, м2 lОПТ, м FОПТ, м2 lМАКС, м FМАКС, м2 lОПТ, м FОПТ, м2
2,46 1,23
4,5 2,46 1,23
2,46 1,23
5,6 2,46 1,23
6,3 0,745 2,46 62,5 1,23
0,95 0,745 2,46 57,5 1,23
0,95 0,745 2,46 50,0 1,23
0,95 0,745
0,95 0,745
0,95 0,745
0,95 0,745
0,95 0,745
0,95 0,745
0,95 0,745
0,95 0,745
0,95 0,745
0,95 13,5 0,745
0,95 12,5 0,745
0,95 0,745

П.3.9. Сортамент проволоки и ленты по ГОСТ 12766.1-77...12766.5-77

ГОСТ   Вид проката   Сортамент, мм
12766.1-77 Проволока холодно- тянутая   d =   0,10; 0,11; 0,12; 0,14; 0,16; 0,18; 0,20; 0,22; 0,25; 0,28; 0,30; 0,32; 0,36; 0,40; 0,45; 0,50; 0,56; 0,63; 0,70; 0,80; 0,90; 1,00; 1,10; 1,20; 1,40; 1,60; 1,80; 2,00; 2,20; 2,50; 2,80; 3,00; 3,2; 3,6; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6;  
12766.4-77   Прокат горяче- катаный   d = 6,3; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0; 12,0; 14,0;
  12766.2-77 Лента холодно-   a = b =   1,0; 1,1; 1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8; 2;0; 6; 8; 10; 12; 14; 15; 16; 18; 20; 25; 30; 32; 36; 40; 45; 60;
  катаная a = b = 2,2; 2,5; 2,8; 3;0; 3,2; 20; 25; 30; 32; 36; 40; 45; 60; 80; 100;  
  12766.5-77 Лента плющенная   a =   0,10; 0,15; 0,20; 0,22; 0,25; 0,28; 0,30; 0,32; 0,35; 0,36; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55; 0,60; 0,70; 0,80; 0,90;
    b = 4; 6; 8 и далее до 60 мм по гост 12766.2-77  
  По ГОСТ 12766.3-77 выпускается калиброванный прокат d=8¼10 мм.  

Приложение 4

П.4.1. Основные теплофизические характеристики

огнеупорных и теплоизоляционных материалов [2, 3, 10]

Наименование и марка материала gк, кг/м3 tмакс,°C l, Вт/м·К ср, Дж/кг·К
Огнеупорные материалы
Шамот класса А (ША) 0,980+0,278·10–3·t 879+0,41·t
Шамот класса Б (ШБ) 0,923+0,438·10–3·t 879+0,41·t
Шамот-легковес ШЛ-1,3 0,442+0,535·10–3·t 879+0,41·t
Шамот-легковес ШЛ-1,0 0,520+0,349·10–3·t 879+0,41·t
Шамот-легковес ШЛ-0,9 0,400+0,383·10–3·t 879+0,41·t
Шамот-легковес ШЛ-0,4 0,100+0,286·10–3·t 879+0,41·t
Шамотно-тальковый легковес ШЛ-0,6 0,250+0,267·10–3·t 879+0,41·t
Хромомагнезитовый кирпич ХМ 2,600-0,750·10–3·t 447+0,61·t
Муллитовый кирпич МЛО, МЛУ 2,310-2,320·10–3·t 768+0,25·t
Корунд К (алунд) 12,20-0,860·10–3·t 630+0,42·t
Корундовый легковес КЛ-1,3 0,710-0,118·10–3·t 630+0,42·t
Муллитокорундовый кирпич МКО, МКП 1,570-0,200·10–3·t 768+0,25·t
Муллитовый легковес МЛЛ-1,3 0,550-0,100·10–3·t 768+0,25·t
Муллитокремнеземистый легковес МКРЛ-0.8 0,494-0,145·10–3·t 768+0,25·t
Муллитокремнеземистый легковес МКРЛ-0,5 0,214+0,145·10–3·t 768+0,25·t
Карборунд КА 23,75-10,45·10–3·t 963+0,15·t

Продолжение приложения П.4.1

Наименование и марка материала gк, кг/м3 tмакс,°C l, Вт/м·К ср, Дж/кг·К
Теплоизоляционные материалы
Диатомит обожжённый в порошке (засыпке) 0,110+0,232·10–3·t 900+0,02·t
Кирпич диатомитовый Д-500 0,105+0,233·10–3·t 900+0,02·t
Кирпич диатомитовый Д-600 0,132+0,233·10–3·t 900+0,02·t
Кирпич диатомитовый Д-700 0,159+0,233·10–3·t 900+0,02·t
Кирпич пенодиато- митовый ПД-400 0,077+0,314·10–3·t 900+0,02·t
Перлит вспученный в порошке 0,060+0,186·10–3·t 880+0,05·t
Асбест листовой 0,157+0,221·10–3·t
Асбест распушенный А и АС 0,163+0,174·10–3·t
Минеральная (шлаковая) вата марки 150 0,059+0,186·10–3·t 932+0,19·t
Минеральная (шлаковая) вата марки 200 0,060+0,198·10–3·t 932+0,19·t
Минеральная (шлаковая) вата марки 250 0,060+0,198·10–3·t 932+0,19·t
Вата каолиновая ВГВ-80 0,058+0,186·10–3·t 941+0,25·t
Вата каолиновая ВГВ-200 0,058+0,186·10–3·t 941+0,25·t
Рулонный каолиновый материал ВГР-150 0,058+0,186·10–3·t 941+0,25·t
Керамоперлитные изделия КП-350 0,087+0,186·10–3·t
Войлок углеграфитовый ВВПН-250 0,2 (в вакууме)

Примечание: g — кажущаяся плотность; tмакс — предельная температура применения; l — коэффициент теплопроводности; ср — удельная теплоёмкость; t — средняя температура слоя материала футеровки, °C.

П.4.2. Средняя теплоёмкость простых газов, кДж/(м3·К) [2]

T, °C O2 N2 H2 CO CO2 H2O
1,3059 1,2987 1,2766 1,2992 1,5998 1,4943
1,3126 1,3004 1,2908 1,3017 1,7003 1,5052
1,3352 1,3038 1,2971 1,3071 1,7873 1,5223
1,3561 1,3109 1,2992 1,3167 1,8627 1,5424
1,3775 1,3205 1,3021 1,3289 1,9297 1,5645
1,3980 1,3322 1,3050 1,3427 1,9887 1,5897
1,4168 1,3452 1,3080 1,3574 2,0411 1,6148
1,4345 1,3586 1,3121 1,3720 2,0884 1,6412
1,4499 1,3717 1,3168 1,3862 2,1311 1,6680
1,4645 1,3846 1,3226 1,3996 2,1692 1,6956
1,4775 1,3971 1,3289 1,4126 2,2035 1,7229
1,4892 1,4089 1,3360 1,4248 2,2349 1,7501
1,5006 1,4202 1,3431 1,4361 2,2639 1,7769
1,5106 1,4306 1,3511 1,4465 2,2898 1,8028
1,5202 1,4407 1,3590 1,4566 2,3136 1,8280
1,5294 1,4499 1,3674 1,4658 2,3354 1,8527

П.4.3. Физические свойства воздуха [2, 15]

T, °C g, кг/м3 ср, кДж/(м3·К) l, Вт/(м·К) a, 10–4 м2 n, 10–6 м2 Pr
1,2930 1,2971 0,0243 0,188 13,23 0,705
0,9458 1,3004 0,0319 0,337 23,15 0,694
0,7457 1,3071 0,0387 0,514 34,85 0,689
0,6157 1,3172 0,0448 0,715 48,24 0,692
0,5242 1,3289 0,0505 0,930 62,95 0,697
0,4564 1,3427 0,0562 1,155 79,32 0,703
0,4041 1,3565 0,0615 1,384 96,75 0,708
0,3625 1,3708 0,0666 1,635 115,0 0,710
0,3287 1,3842 0,0720 1,885 135,5 0,714
0,3010 1,3976 0,0761 2,163 154,8 0,717
0,2773 1,4098 0,0804 2,461 176,7 0,721
0,2571 1,4215 0,0848 2,762 199,1 0,722
0,2377 1,4328 0,0916 3,165 224,6 0,724
0,2258 1,4453 0,0961 3,415 248,1 0,726
0,2110 1,4529 0,0100 3,780 275,0 0,727

Примечание: g —плотность; ср — средняя теплоёмкость; l — теплопроводность; a — температуропроводность; n — кинематическая вязкость; Pr — число Прандтля.

П.4.4. Физические свойства продуктов сгорания [2, 11]

T, °C g, кг/м3 ср, кДж/(м3·К) l, Вт/(м·К) a, 10–4 м2 n, 10–6 м2 Pr
1,295 1,359 0,0228 0,169 12,20 0,72
0,950 1,370 0,0313 0,308 21,54 0,69
0,748 1,381 0,0401 0,489 32,80 0,67
0,617 1,397 0,0484 0,698 45,41 0,65
0,525 1,415 0,0570 0,941 60,38 0,64
0,457 1,431 0,0656 1,213 76,30 0,63
0,405 1,448 0,0742 1,510 93,61 0,62
0,363 1,460 0,0827 1,843 112,1 0,61
0,329 1,472 0,0915 2,200 131,8 0,60
0,301 1,485 0,100 2,581 152,5 0,59
0,275 1,498 0,109 3,014 174,3 0,58
0,257 1,511 0,118 3,460 197,1 0,57
0,240 1,523 0,126 3,918 221,0 0,56
0,225 1,535 0,135 4,450 24,1 0,55
0,212 1,548 0,144 5,010 270,5 0,54

Примечание: g —плотность; ср — средняя теплоёмкость; l — теплопроводность; a — температуропроводность; n — кинематическая вязкость; Pr — число Прандтля.

П4.5. Тепловые эффекты реакций горения газов Qгор [2]

  Молекулярная Qгор, МДж
Реакции масса компонентов исходного газа продуктов сгорания
  реакции на 1 кг на 1 м3 на 1 м3
СO + 0,5O2 = CO2 28+16=44 10,10 12,63 12,63
H2 + 0,5O2 = H2O 2+16=18 119,1 10,79 10,79
CH4 + 2O2 = =CO2 + 2H2O 16+64= =44+36 50,06 35,83 11,95
C2H6 + 3,5O2 = = 2CO2 + 3H2O 30+112= =88+64 47,53 63,79 12,76
C3H8 + 5O2 = = 3CO2 + 4H2O 44+160= =132+72 46,40 91,28 13,05
C4H10 + 6,5O2 = = 4CO2 + 5H2O 58+208= =176+90 45,77 118,67 13,19
C5H12 + 8O2 = = 5CO2 + 6H2O 72+256= =220+108 45,40 146,19 13,29
C2H4 + 3O2 = =2CO2 + 2H2O 28+96= =88+36 47,28 59,06 14,76
C3H6 + 4,5O2 = = 3CO2 + 3H2O 42+144= =132+54 45,82 86,01 14,34
H2S + 1,5O2 = = SO2 + 2H2O 34+48= =64+18 15,23 23,17 11,59

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Библиографический список

1. СТО ЮУрГУ 04-2008. Стандарт организации. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к содержанию и оформлению / составители: Т.И.Парубочая, Н.В.Сырейщикова, В.И.Гузеев, Л.В.Винокуров. – Челябинск, 2008. – 56 с.

2. Мастрюков Б.С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей. Учебник.Т. 2./ С.Б. Мастрюков— М.: Металлургия, 1986. — 272 с

3. Электротермическое оборудование: Справочник / Под ред. А.П. Альтгаузена — М.: Энергия, 1980. — 416 с.

4. Мастрюков Б.С. Теплотехнические расчеты промышленных печейи расчеты металлургических печей / С.Б. Мастрюков — М.: Металлургия, 1972. — 368 с

5. АрендарчукА.В.Общепромышленные электрические печи непрерывного действия / А.В.Арендарчук, Н.М. Катель, В.Я.Липов и др. — М.: Энергия, 1977. — 247 с.

6. Соколов К.Н. Оборудование термических цехов: Учебное пособие / К.Н.Соколов — Киев–Донецк: Вища школа, 1984. — 328 с.

7. СвенчанскийА.Д. Электрические промышленные печи. Ч.1. Печи сопротивления: Учебник / А.Д.Свенчанский – М.: Энергия, 1975. — 384 с.

8. ТимошпольскийВ.И.Печи и сушила машиностроительного и металлургического производства / В.И.Тимошпольский, А.П.Несенчук, И.Н.Трусова и др.– М.: Теплотехника, 2008. – 240 с.

9. КорягинЮ.Д.Тепловые и электрические расчеты термических печей: Учебное пособие. – 2-е издание/ Ю.Д. Корягин. – Изд. ЮУрГУ, 2005. – 178 с.

10. КорягинЮ.Д. Тепловые расчеты термического оборудования и автоматическое регулирование пламенных печей: Учебное пособие /Ю.Д. КорягинС.И. Ильин С.И. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2013 – 102 с.

11. Казанцев Е.И. Промышленные печи: Справочное руководство для расчетов и проектирования / Е.И.Казанцев. – М.: Металлургия, 1975. – 368.с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение …………………………………………………………………

1. Общие сведения о курсовом проектировании ……………......3

1.1. Содержание курсового проекта………………………………………3

1.2. Технологическая часть проекта……………………………………….4

1.3. Выбор и описание оборудования……………………………………..5

2. Расчетная часть проекта………………………………………………….6

2.1. Расчеты времени нагрева изделий при термической обработке…...6

2.1.1. Теоретические основы нагрева металла в печах…………………..6

2.1.2. Особенности расчета суммарного коэффициента теплоотдачи в

электрических и топливных печах……………………………….…9

2.1.3. Определение времени нагрева изделий в термических

печах с постоянной температурой…………………………………16

2.1.4. Определение времени нагрева изделий в печах

…….. периодического действия…………………………………………..18

2.1.5. Особенности расчета многозонных методических печей………..22

3. Тепловой расчет термических печей…………………………………..25

3.1. Методика составления теплового баланса………………………….25

3.1.1. Приходные статьи…………………………………………………..26

3.1.2. Расходные статьи…………………………………………………...26

3.2. Расчет электрических нагревателей………………………………....31

3.2.1. Классификация, материалы и конструкции нагревателей………32

3.2.2. Расчет электрических металлических нагревателей………….….36

Приложения………………………………………………………………...48

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Библиографический список……………………………………….......75

Учебное пособие

Юрий Дмитриевич Корягин

Проектирование термических подразделений.

Учебное пособие к курсовому проектированию.

Учебное пособие

Техн. редактор А.В.Миних

Издательский центр Южно-Уральского государственного

университета

ИД № 00200 от …... Подписано в печать ……. Формат 60´94 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 8,83. Уч.-изд. л. 9,57. Тираж 30 экз. Заказ 1821. Цена ……..

УОП Издательства. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И.Ленина, 76

Наши рекомендации