Теплопроводность. УММ_МеТпл. Учебнометодические материалы по дисциплине

• Название: Учебнометодические материалы по дисциплине
• Анкор: Теплопроводность
• Дата: 17.01.2023
• Размер: 1.59 Mb.
• Имя файла: УММ_МеТпл.docx
• Тип: Краткое содержание; #891546
• страница: 11 из 11

Порядок моделирования при изучении затвердевания и охлаждения слитка при рациональном режиме охлаждения

1. 
   Моделирование производится при известном в кристаллизаторе (формула (6) прил. П.1), подобранных в секциях ЗВО и вычисленном по формуле (8) при охлаждении на воздухе.
   
2. 
   Интервал длины слитка, через который производится выдача результатов на экран, назначается равным 0,5 м. При выдаче результатов выписывать данные согласно формы в табл. 4 и 5. Продолжение расчета в пределах секции осуществляется набором 1, enter. При переходе к следующей секции изменяется коэффициент теплоотдачи, далее набор 1, enter. Расходы воды в секции необходимо выписывать в начале секции.
   
3. 
   На участке охлаждения на воздухе и интервал выдачи результатов можно увеличить до 1 м. Моделирование следует закончить после затвердевания слитка при достижении величиной температуры оси значения 1200 °С.
   
4. 
   При моделирование выписывать значения температуры в узлах, указанных в табл. 5, по толщине слитка для построения поля температуры. Значения отметок расстояния от мениска (или текущего времени), для которых списываются (и строятся) значения температуры, выбираются соответствующими ¼, ½, ¾ и 1 части lжф и последней выдаче на экран - hк, где lжф – глубина жидкой фазы, определяемая примерно по табл. 1.4. при .
   
5. 
   Подсчитать общий расход воды на ЗВО МНЛЗ (на обе широкие грани слитка) по формуле: где - расход воды, подсчитанный на i-тую секцию, k - количество секций.
   
6. 
   Построить кривые охлаждения оси и поверхности слитка, роста толщины корочки по длине технологической оси. На графике отметить расположение и номера секций, момент затвердевания (пример на рис. 1).
   
7. 
   Построить распределение температуры по толщине слитка до пяти отметок на технологической оси МНЛЗ (пример на рис. 2).
   
8. 
   Сделать выводы с указанием размеров сечения слитка, скорости литья, ТЗВО, времени затвердевания, глубины жидкой фазы, величины максимального разогрева поверхности слитка после ЗВО выше ТЗВО, общего расхода воды, количества секций и общей длины ЗВО.
   

Рис. 1. Кривые охлаждения и роста корки слитка толщиной 0,175 м на МНЛЗ при скорости вытягивания 0,8 м/мин.

Рис. 2. Распределение температуры по толщине слитка на различных отметках технологической линии МНЛЗ:
1 - 1,5 м; 2 - 5,0; 3 - 7,0; 4 - 10; 5 -13м.

2. 
   Содержание отчета
   
   1. 
      Титульный лист оформляется в соответствии с правилами, принятыми в ЧГУ, и содержит номер варианта задания.
      
   2. 
      Цель и задачи работы.
      
   3. 
      Таблица исходных данных, результаты расчета .
      
   4. 
      Таблица результатов подбора коэффициента теплоотдачи по зонам и секциям охлаждения, удельных и общих расходов по секциям ЗВО, температуры в конце зон и секций.
      
   5. 
      Таблицы значений температуры поверхности и оси, толщины корки слитка по длине МНЛЗ, координат и значений температуры для пяти отметок на технологической линии МНЛЗ.
      
   6. 
      Рисунок с кривыми охлаждения оси и поверхности, роста толщины корки.
      
   7. 
      Рисунок распределения температуры по толщине слитка для пяти отметок на технологической линии МНЛЗ.
      
   8. 
      Результаты расчета общего расхода воды на ЗВО МНЛЗ.
      
   9. 
      Выводы (содержание их в п.3.8.).
      

Контрольные вопросы

1. 
   Что такое режим охлаждения слитка на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ)?
   
2. 
   Что такое рациональный режим охлаждения слитка на МНЛЗ?
   
3. 
   Какой критерий рациональности режимов охлаждения?
   
4. 
   Как подбирается рациональный коэффициент теплоотдачи в конкретной секции зоны вторичного охлаждения (ЗВО)?
   
5. 
   Как рассчитывается общий расход воды на ЗВО МНЛЗ по основе результатов моделирования?
   
6. 
   Как рассчитывается расход воды в конкретной секции на основе результатов моделирования?
   
7. 
   Как определяется длина ЗВО при моделировании?
   

Литература

2. 
   Самойлович Ю.А., Крулевецкий С.А., Горяинов В.А. и др. Тепловые процесса при непрерывном литье стали. М.: Металлургия, 1982, 152 с.
   

4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Тема для разработки презентаций и выступлений с ними перед группой:

«Тепловые процессы на различных металлургических агрегатах» (агрегат задается преподавателем с учетом темы выпускной работы студентов).

5. КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Задания для контрольных работ по дисциплине:

1. 
   Определить плотность теплового потока через стенку тол­щиной 0.3, м, имеющую коэффициент теплопроводности 0.88 Вт/(м·К), и температуру на внешних поверхностях 1400 и 450 °С. Как изменится величина плотности теплового потока, если без изменения суммар­ной толщины и температур внешних поверхностей однослойная стенка заменена на двуслойную с толщинами слоев 0.2 и 0.1, м, и ко­эффициентами теплопроводности 0.6 и 0.16? Считать, что коэффициен­ты теплопроводности не зависит от температуры.
   
2. 
   Вода, имеющая среднюю температуру Тж.ср,=60 °С, протекает внутри стальной трубы  диаметром d=3, мм  со скоростью W=0/3, м/с. Опреде­лить коэффициент теплоотдачи и плотность теплового потока, если сред­няя температура стенок трубы Тпср=20°С, а ее длина L=0.5, м .
   

6. СПИСОК ВОПРОСОВ К ЗАЧЕТУ

1. 
   Перечислить физико-химические процессы, происходящие на металлургическом агрегате на примере.
   
2. 
   Основные понятия и законы учения о теплоте (теплота, температура, теплоемкость, удельная теплоемкость, тепловой поток, удельный поток, 2 закона термодинамики).
   
3. 
   Виды топлива.
   
4. 
   Теплота сгорания, капориметрическая и теоретическая температура.
   
5. 
   Устройства для сжигания газа.
   
6. 
   Способы теплогенерации в металлургии.
   
7. 
   Температурное поле и градиент температуры.
   
8. 
   Дифференциальное уравнение температурного поля и условие единозначности.
   
9. 
   Теплопроводность в одно- и многослойной плоской стенке при граничных условиях 1-3 родов.
   
10. 
    Теплопроводность в одно- и многослойной цилиндрической стенке при граничных условиях 1-3 родов.
    
11. 
    Теплопроводность в одно- и многослойной шаровой стенке при граничных условиях 1-3 родов.
    
12. 
    Критерий Bio. Термическое тонкое тело. Расчет охлаждения термически тонких тел.
    
13. 
    Вектор плотности теплового потока. Закон Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи.
    
14. 
    Массовые и поверхностные силы. Свободная и вынужденная конвекция. Физические свойства жидкости (динамический коэффициент вязкости, изотермическая сжимаемость, температурный коэффициент объемного расширения).
    
15. 
    Сложный теплообмен.
    
16. 
    Безразмерные переменные (числа и критерии подобия) и уравнения подобия.
    
17. 
    Законы лучистого теплообмена. Основные расчетные зависимости.
    
18. 
    Закон Бернулли и пример его применения.
    
19. 
    Основные теплофизические свойства металлов.
    
20. 
    Плавление и затвердевание металлов. Температура кристаллизации, ликвидуса, солидуса, плавления. Условие Стефана.
    
21. 
    Камерная и методическая печи и основные характеристики нагрева металла в печах.
    
22. 
    Основные статьи теплового баланса при нагреве металла в печи. Коэффициент полезного использования тепла.
    
23. 
    Устройства для очистки воды.
    
24. 
    Устройства для очистки газов.
    
25. 
    Назначение и устройство газоочистительного тракта.
    

7. СПИСОК ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ

1. 
   Что изучается в дисциплине «Металлургическая теплотехника»?
   
2. 
   Основные законы термодинамики.
   
3. 
   Основные агрегаты доменного, сталеплавильного и прокатного производства, связанные с тепловыми процессами.
   
4. 
   Определение температуры.
   
5. 
   Определение теплоемкости.
   
6. 
   Определение удельной теплоемкости.
   
7. 
   Источники тепла в металлургических агрегатах (статьи прихода тепла).
   
8. 
   Стоки тепла в металлургических агрегатах (статьи расхода тепла).
   
9. 
   Виды теплопередачи.
   
10. 
    Классификация топлива.
    
11. 
    Основные горячие составляющие газообразного топлива и реакции их горения.
    
12. 
    определение теплоты горения.
    
13. 
    Капориметрическая температура горения топлива.
    
14. 
    Виды процессов горения топлива.
    
15. 
    Процесс воспламенения
    
16. 
    Температура воспламенения топлива.
    
17. 
    Температурное поле.
    
18. 
    Виды температурных полей.
    
19. 
    Тепловой поток.
    
20. 
    Удельный тепловой поток.
    
21. 
    Коэффициент теплопроводности.
    
22. 
    Закон Фурье в дифференциальной форме.
    
23. 
    Закон Фурье для плоской стенки известной толщины с заданными постоянными значениями температур на поверхности стенки и коэффициента теплопроводности.
    
24. 
    Тепловая проводимость стенки.
    
25. 
    Термическое сопротивление стенки.
    
26. 
    Выражение для теплового потока через трехслойную стенку.
    
27. 
    Конвективная теплоотдача.
    
28. 
    Виды движения.
    
29. 
    Свободное движение.
    
30. 
    Вынужденное движение.
    
31. 
    Закон теплоотдачи (Ньютона)
    
32. 
    Коэффициент теплоотдачи.
    
33. 
    Режимы течения.
    
34. 
    Коэффициент кинематической язкости.
    
35. 
    Коэффициент динамической вязкости.
    
36. 
    Температурный коэффициент объемного расширения.
    
37. 
    Основные положения теории подобия физических явлений.
    
38. 
    Смысл критерия Bi.
    
39. 
    Смысл критерия Re.
    
40. 
    Ламинарный пограничный слой.
    
41. 
    Турбулентный пограничный слой.
    
42. 
    Картины тепловой конвекции возле нагретых труб и плит.
    
43. 
    Картины тепловой конвекции в ограниченной пространстве.
    
44. 
    Что такое тепловые лучи?
    
45. 
    Что такое тепловое излучение?
    
46. 
    Различие и общность тепловых и световых лучей.
    
47. 
    Определение лучистого теплообмена.
    
48. 
    Что такое термодинамическое равновесие?
    
49. 
    Понятие суммарного излучения через произвольную поверхности F.
    
50. 
    Понятие плотности потока излучения.
    
51. 
    Плотность интезальная теплового потока.
    
52. 
    Плотность монохроматического теплового потока.
    
53. 
    Поглощательная способность тела.
    
54. 
    Отражательная способность тела.
    
55. 
    Пропускательная способность тела.
    
56. 
    Абсолютно черное тело.
    
57. 
    Зеркальное тело.
    
58. 
    Абсолютно белое тело.
    
59. 
    Абсолютно проницаемое тело.
    
60. 
    Собственное излучение.
    
61. 
    Падающее поглощенное излучение.
    
62. 
    Отражательное излучение.
    
63. 
    Эффективное излучение.
    
64. 
    Результирующее излучение.
    
65. 
    Закон Стефана-Больцмана для абсолютно черного тела (аналитическое выражение)
    
66. 
    Степень черноты реального тела.
    
67. 
    Закон Кирхгофа (аналитическое выражение).
    
68. 
    Закон Стефана – Больцмана для реальных тел (аналитическое выражение).
    
69. 
    Закон Стефана – Больцмана между двумя параллельными плоскостями (аналитическое выражение).
    
70. 
    Тепловой поток при сложном теплообмене у стенки при свободной конвекции.
    
71. 
    Основная теорема статики.
    
72. 
    Абсолютное давление в точке жидкости в сосуде.
    
73. 
    Закон Бернулли для идеального газа.
    
74. 
    Коэффициент полезного использования тепла для нагревательной печи.
    
75. 
    Понятие регенератора.
    
76. 
    Понятие рекупетарора.
    
77. 
    Рекуператор с прямоточным движением теплоносителей.
    
78. 
    Принцип сухой механической очистки.
    
79. 
    Принцип мокрой очистки.
    
80. 
    Принцип электрической очистки.
    
81. 
    Виды очистки в зависимости от содержания плыли.
    

8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература:

1. 
   Амирханов, Д.Г. Техническая термодинамика: учебное пособие. - Казань: Издательство КНИТУ, 2014. - 264 с. [Электронный ресурс]: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=428258.
   
2. 
   Металлургическая теплотехника: учебное пособие / В.И. Грызунов, Н.В. Фирсова, С.Е. Крылова и др. - 2-е изд., стер. - Москва: Издательство «Флинта», 2014. - 108 с. : схем., табл. - Библиогр.: с. 93. - ISBN 978-5-9765-1934-3; То же [Электронный ресурс]. - URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=461092
   

Дополнительная литература:

1. 
   Гусовский В.Л., Лифшиц А.Е. Теплотехника: Выбор и расчет элементов печей: Учебно-методическое пособие для вузов. М., МИСиС, 2002, 107 с.
   
2. 
   Алхутов М.С., Безгрешнов А.Н., Богоявленский Р.Г., Борисов Б.Г., Буров В.Д., Воронов В.Н., Гаврилов Е.И., Горбунов В.И., Гребенник В.Н., Двойнишников В.А., Деев Л.В., Дорохов Е.В., Егорова Л.Е., Елизаров Д.П., Зорин В.М. Теплоэнергетика и теплотехника: справочник: В 4 книгах: Книга третья под ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина . М., Издательство МЭИ, 2003, 648 с.
   
3. 
   Кривандин В.А., Арутюнов В.А., Белоусов В.В., Крупенников С.А., Сборщиков Г.С., Кобахидзе В.В., Егоров А.В., Филимонов Ю.П. Теплотехника металлургического производства: учебное пособие для вузов: В 2 томах: Том 1 Под ред. В.П. Кривандина . М., Мисис, 2002, 607 с.
   
4. 
   Кривандин В.А., Сборщиков Г.С., Белоусов В.В., Кружков В.А., Кобахидзе В.В., Прибытков И.А., Егоров А.В., Филимонов Ю.П. Теплотехника металлургического производства: учебное пособие для вузов: Конструкция и работа печей: В 2 томах: Том 2 Под ред. В.А. Кривандина . М., Мисис, 2002, 734 с.
   
5. 
   Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт О.К., Кузнецов Ю.В., Филипповский Н.Ф. Теплотехника: учебник для вузов под ред. А.П.Баскакова . Москва, ООО "БАСТЕТ", 2010, 225 с.
   
6. 
   Кабаков З. К., Пахолкова М. А. Технология математического моделирования металлургических процессов: Курс лекций [Электронный ресурс]. Череповец, ЧГУ, 2012. 133 с.
   

Литература для самостоятельной работы

1. 
   З.К. Кабаков. Моделирование и оптимизация технологических систем: Учеб.-метод. пособие для выполнения лабораторных работ. Череповец: ЧГУ, 2000. 34 с.
   
2. 
   Расчет методических печей. Методические указания по курсовому проектированию/ сост. Н.Н. Синицын, О.В. Топоева. – Череповец: ЧГИИ, 1995 – 56с.
   
3. 
   З.К. Кабаков. Моделирование сталеплавильных процессов: Учеб.-метод. Пособие к выполнению лабораторных работ. Череповец: ЧГУ, 2000, 63с.
   

9. ПЕРЕЧЕНЬ РЕСУРСОВ СЕТИ ИНТЕРНЕТ

1. 
   Сайт университета World Steel Association. URL: http://steeluniversity.org
   
2. 
   Научная электронная библиотека «eLibrary» http://elibrary.ru/defaultx.asp
   
3. 
   сайт http://ru.wikipedia.org
   
4. 
   сайт http://www.twirpx.com
   
5. 
   Электронно-библиотечная система «Библиотех» (электронная библиотека) https://err.chsu.ru/Account/LogOn.
   
6. 
   Образовательный портал ЧГУ edu.chsu.ru
   
7. 
   «Университетская библиотека online» http://biblioclub.ru
   

г. Череповец, 20 18 год