Московский государственный технический университет
имени Н. Э. Баумана
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ
«РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ»
Под редакцией А. Г. Ксенофонтова
Москва
Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана
2011
УДК 621. 365:669. 041
ББК 31. 292-5
Л12
Рецензент Н. М. Александрова
Лабораторный практикум по курсу «Расчет и конструиро-
Л12 рование нагревательных устройств» : метод. указания /
А. Ю. Ампилогов, А. А. Горничев, В. И. Гришин, А. Г. Ксе-
нофонтов, А. Е. Хрулев. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана,
2011.
– 45, [3] с. : ил. Лабораторный практикум знакомит студентов с современными
методами анализа распределения температур в низкотемпературных
шахтных электрических печах сопротивления. Рассмотрены вопросы
сложного теплообмена при нагреве и охлаждении твердых тел. Для студентов, обучающихся по специальности «Материало-
ведение (в машиностроении)». Рекомендовано Учебно-методической комиссией факультета
МТ МГТУ им. Н. Э. Баумана. УДК 621. 365:669. 041
ББК 31. 292-5
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011
РАБОТА № 1. ИССЛЕДОВАНИЕ
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР
В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ШАХТНОЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Продолжительность работы – 4 ч
Цель работы – исследовать распределение температур в элект-
ропечи при естественной и вынужденной циркуляции воздуха;
сравнить скорость и равномерность нагрева загрузки и в обоих
случаях определить коэффициент теплоотдачи конвекцией.
1. Теоретическая часть
Низкотемпературными являются печи с рабочей температурой
до 700 °С. В таких печах осуществляются процессы нагрева под
термическую обработку и обработку давлением цветных металлов
и сплавов и некоторые другие процессы. Низкотемпературные пе-
чи отличаются от средне- и высокотемпературных печей тем, что
основная доля теплоты передается нагреваемым изделиям путем
конвекции [1–6]. Тепловой поток (в Вт), передаваемый конвекцией, определяет-
ся по формуле Ньютона – Рихмана
Qк к tср tст Fк , (1. 1)
где Fк – площадь поверхности конвективного теплообмена; tср –
температура среды, отдающей теплоту; tст – температура стенки,
получающей теплоту; αк – коэффициент теплоотдачи конвекцией.
3
Различают естественную (свободную) и вынужденную (прину-
дительную) конвекцию. Естественная конвекция вызвана градиен-
тами температуры и плотности среды, а вынужденная конвекция –
внешними механическими воздействиями на среду, например на-
сосами, вентиляторами. При малых скоростях среды ее движение имеет ламинарный
характер, а при больших – турбулентный. Конвективный теплообмен описывается системой дифферен-
циальных уравнений энергии Фурье – Кирхгофа и условиями од-
нозначности.