Курсовая работа: Расчет технологических, теплотехнических и конструктивных параметров машин непрерывного литья заготовок
(3.15)
Теперь подставим
соотношение под уравнением (3.11) и (3.15) в уравнение (3.6) и одновременно
заменим по предполагаемым температурным разностям и
выражения:
, (3.16)
(3.17)
В результате
получим из уравнения (3.6):
(3.18)
В уравнение (3.17) следует еще подставить выражение,
которое определяет количество общего тепла затвердевания в зависимости от
времени. Если толщина корки
(3.19)
Общий объем
застывшей корки на расстоянии х от уровня стали, то:
(3.20)
Количество
освободившегося общего тепла , , которое должны отвести за
время через единицу поверхности , выражают как плотность
теплового потока:
(3.21)
Получим
окончательный вид уравнения для расчета средней температуры застывшего слоя
металла в кристаллизаторе, который будет иметь вид:
, (3.22)
Где
Градиент
температуры в застывшей корке стали определим графически с помощью двух точек в
координатах:
, (3.23)
соответствующих
границе зоны кристаллизации с температурой ,
и
(3.24)
Рассчитаем
температуру поверхности заготовки в кристаллизаторе размером а = 0,175 м; b = 0,175 м через 6,5 с после начала разливки и далее через каждые 5 с до выхода заготовки из кристаллизатора.
Для расчета
принимаем:
S=0,63 ; =7055 ; с= 545 ; ;
высота
кристаллизатора h = 0,9 м.
Время движения
заготовки в кристаллизаторе
=41,5 с.
За первые 6,5 с заготовка пройдет путь 0,021667*6,5 = 0,141 м, а соответствующая площадь кристаллизатора = 0,63*(6,5/41,5)=0,099 . По уравнению (3.21) определим:
По уравнению (3.9) рассчитаем :
Температуру определим последовательным
приближением (итерацией). В калькулятор вводим оцениваемую величину и после
вычисления с помощью уравнений (3.22) добавляем в уточненное
значение, чем достигаем желаемой точнoсти результатов. 1. Оценочная =1460, (расчетная)=1481,7. 2. Оценочная =1481,7, (расчетная)=1481,9.Таким образом, =1482°С.
Аналогично при
определении примерной температуры затвердевшего слоя заготовки на выходе из кристаллизатора (т.е
через 41,5 с) получим:
После подстановки
в уравнение (3.22) определим температуру с
помощью итерации. 1. Оценочная
=1400, (расчетная)=1332,7; 2. Оценочная =1332,7 (расчетная)=1328,7; 3. Оценочная =1328,7 (расчетная)=1328,5.
=1329°С.
Граничные и промежуточные
данные расчетов представлены в таблице 3.
Таким образом, средняя температура затвердевшего
слоя стали в кристаллизаторе через 6,5 с после начала разливки составляет 1482°С, через 41,5 с (на выходе из кристаллизатора)
она равна 1329°С.
Таблица 3. Результаты
расчета температуры закристаллизовавшегося слоя и толщины корки по ходу движения
слитка в кристаллизаторе