ТЕОРИЯ сварочных процессов

Поверхностная теплоотдача

С поверхности тел в окружающую среду (и наоборот) теплота передается путем конвективного или лучистого теплообмена. Ука­занные процессы играют важную роль при сварке: в конечном итоге вся теплота, введенная при сварке, отдается в окружающее пространство, и тела остывают.

При конвективном теплообмене теплота с поверхности тела уносится окружающей средой (жидкостью или газом), которая пе­ремещается относительно поверхности тела вследствие различной плотности или принудительной циркуляции. Приближенно удель­ный тепловой поток при конвективном теплообмене определяется по правилу Ньютона:

Я2к = ак(Т ~ТС), (5-6)

где ак - коэффициент конвективной теплоотдачи; Т - температура поверхности тела; Тс - температура окружающей среды (жидкости или газа).

Коэффициент ак может изменяться в широких пределах в за­висимости от свойств окружающей среды (теплопроводности, плотности, вязкости) и характера ее движения относительно по­верхности тела, от физических свойств поверхности, отдающей теплоту, ее формы и положения в пространстве, от соотношения температур поверхности тела и среды.

При лучистом теплообмене удельный тепловой поток с по­верхности тела согласно закону Стефана - Больцмана пропорцио­

нален четвертой степени абсолютной температуры тела:

TOC o "1-5" h z qlr=CqT (5.7)

Коэффициент Cq зависит от степени черноты тела є:

Cq=eC0. (5.8)

Для абсолютно черного тела в = 1, a Cq равен постоянной Стефа-

-12 2 4

на - Больцмана Со = 5,67 ■ 10 Вт/(см • К ). Большинство встре­чающихся в технике тел можно рассматривать как серые тела, у которых є < 1. Значение в зависит от природы тела, характера по­верхности и от температуры. Например, у окисленных шерохова­тых поверхностей сталей є изменяется от 0,6 до 0,95; у алюминия - от 0,05 до 0,2.

В реальных условиях нагретое тело окружено другими телами и между ними происходит лучистый теплообмен. Каждое тело из­лучает энергию и воспринимает часть энергии, излучаемой други­ми телами, т. е.

а, мВт/(см2К)

Рис. 5.4. Коэффициенты пол­ной теплоотдачи а и лучи­стого теплообмена аг верти­кальных листов углеродистой стали в зависимости от их температуры Т при Тс = 273 К

q2r=eC0(T4-T4), (5.9)

где Т - температура тела; Тс - тем - лература среды. После раскрытия скобок в выражении (5.9) первый член выражает удельный тепловой поток, излучаемый телом, второй - поглощаемый им.

По аналогии с выражением (5.6) можно связать удельный тепловой поток лучистого теплообмена с раз­ностью температур (Т - Тс) соотно­шением

q2r=ar(T-Tc (5.10)

где аг - коэффициент лучистого теплообмена (рис. 5.4). Тогда удель­ный тепловой поток полной тепло­

отдачи можно представить как сумму удельных тепловых потоков при конвективном и лучистом теплообмене, т. е.

<72 =ак(Т-Тс) + аг(Т-Тс) = а(Т-Тс), (5.11)

где а - коэффициент полной поверхностной теплоотдачи, который значительно изменяется с ростом температуры поверхности тела.

При низких температурах основная часть теплоты с поверхности тела отдается в окружающую среду конвективным теплообменом, а при более высоких температурах - лучистым теплообменом.

ТЕОРИЯ сварочных процессов

Граничные условия

Чтобы решить дифференциальное уравнение теплопроводно­сти, необходимо задать распределение температур в начальный момент времени (начальное условие) и условия взаимодействия тела с окружающей средой на его границах (граничные условия). Начальное условие определяется …

Основные допущения и упрощения, принятые в классической теории распространения теплоты при сварке

На современном уровне развития математики аналитическое решение уравнения теплопроводности в общем виде (5.21) еще не найдено, однако при введении некоторых допущений и упрощений можно получить пригодные для практического использования ча­стные …

Дифференциальное уравнение теплопроводности

Сложный процесс изменения температуры точек тела с коор­динатами jc, у, z во времени t описывается дифференциальным уравнением теплопроводности. Для вывода этого уравнения необ­ходимо рассмотреть баланс теплоты в некотором элементарном объеме …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.