3.6.2 Теплопередача теплопроводностью при стационарном тепловом состоянии.

Рассматривается плоская стенка толщиной из материала, теплопроводность которого . В направлении стрелки направлен тепловой поток , под действием которого на поверхности стенки поддерживаются температуры и .

Необходимо определить закон распределения температур по толщине стенки и величину удельного теплового потока, обеспечивающего стационарное тепловое его состояние.

Рис. 6.

Так как при стационарном тепловом состоянии не происходит изменения температуры во времени, то в уравнении теплопередачи теплопроводностью

и следовательно . (42)

Коэффициент температуропроводности не равен нулю, откуда

. (43)

Но температура есть функция только координаты , следовательно

(44)

Решается уравнение

(45)

и (46)

При , , следовательно

При , , следовательно , или

(47)

решение уравнения для стационарного теплового состояния

или

.

Распределение температур по толщине стенки – линейное.

Так как ,

то в результате дифференцирования по получается

. (48)

3.6.3 Теплопередача от одной газовой среды к другой через многослойную плоскую стенку.

Подобная теплопередача имеет место из рабочего пространства через многослойную стенку печи в окружающую среду при тепловом состоянии стенки.

Так как тепловое состояние стенки стационарное, то тепловые потоки из рабочего пространства к внутренней поверхности стенки, через слои стенки и от стенки в окружающую среду будут одинаковые, равные .

Рис. 7.

Тогда

- - - - - -

- - - - - -

,

где - температура в рабочем пространстве печи;

- коэффициент теплопередачи от рабочего пространства к внутренней поверхности стенки;

- температуры на поверхностях слоев;

- температура на наружной поверхности стенки;

- температура окружающей среды;

- коэффициент теплопередачи от наружной поверхности стенки в окружающую среду.

Определив перепады температур, и сложив их, получим

(49)

или

(50)

Если обозначить величину

, (51)

то удельный тепловой поток из одной газовой среды через многослойную стенку к другой газовой среде

.

Температуры могут быть определены из приведенных выше уравнений удельного теплового потока.

Вопросы для самоподготовки:

1. Чем характеризуется теплопередач конвекций?

2. Приведите дифференциальное уравнение теплопередачи теплопроводностью?

3. Чем характеризуется теплопередача теплопроводностью при стационарном тепловом состоянии?

4. Охарактеризуйте теплопередачу от одной газовой среды к другой через многослойную плоскую стенку?

Лекция №6 нагрев металла

Процессы ковки и штамповки заготовок в нагретом состоянии можно рассматривать; как совместные процессы горячей пластической деформации и термического воздействия на металл. В результате должны решаться задачи придания заготовке формы и размеров поковки и получения оптимальной микроструктуры металла и наименьших остаточных напряжений.

Термический режим кузнечной обработки разрабатывается для каждого металла с учетом исходной структуры, размеров заготовок и назначения поковок. Он включает в себя температуру нагрева металла, скорость нагрева, характер изменения температуры заготовки в процессе ковки или штамповки, температуру окончания ковки, способ охлаждения поковок.