А.М. Гольцев А.Ю. Бойко С.Л. Новокщенов С.И. Антонов

НАГРЕВ И НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА: КУРС ЛЕКЦИЙ

Учебное пособие

Воронеж 2009

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

А.М. Гольцев А.Ю. Бойко С.Л. Новокщенов С.И. Антонов

НАГРЕВ И НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА: КУРС ЛЕКЦИЙ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2009

УДК 621.73 (075)

Нагрев и нагревательные устройства: курс лекций: учеб. пособие / А.М. Гольцев, А.Ю. Бойко, С.Л. Новокщенов, С.И. Антонов. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2009, 134 с.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для направления 150200 “Машиностроительные технологии и оборудование”, специальность 150201 “Машины и технология обработки металлов давлением”, учебного плана по специальности и рабочей программе по данной дисциплине.

Учебное пособие рекомендуется студентам 3 курса при изучении дисциплины «Нагрев и нагревательные устройства» очной формы обучения.

В курсе лекций даются основные понятия о физической сущности процесса горения и конструктивном устройстве печей для нагрева заготовок перед штамповкой в кузнечно-штамповочном производстве.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе Ms Word 2003 и содержится в файле КЛ НИНУ 2009.doc.

Табл. 3. Ил. 27. Библиогр.: 11 назв.

Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев

Главный конструктор

ОАО «Тяжмехпресс» Д.А. Гехтман

© Гольцев А.М., Бойко А.Ю., Новокщенов С.Л., Антонов С.И. 2009

© Оформление. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2009

Введение

Нагрев металла - сообщение ему тепловой энергии.

Металлы и сплавы имеют кристаллическое строение. Сообщение тепловой энергии приводит к увеличению энергетического потенциала атомов - увеличивается амплитуда их колебаний, уменьшаются силы, необходимые для смещения их центров устойчивого равновесия. Таким образом, облегчается искажение кристаллической решетки, и в целом деформация.

При обработке давлением объемных заготовок значительной массы очень важным является уменьшение усилий и увеличение возможной деформации. Этому служит нагрев.

Понижение прочности и увеличение пластичности для стали, приведено в таблице 1.

Таблица 1

Марка стали	Напряжение, МПа		%
	610	35	20 ос	1000 ос
Сталь 45	20 ос	1000 ос	16	72

Что это дает при кузнечной обработке?

Повышение пластичности дает увеличение разовой (за один рабочий ход машины) деформации, следовательно, достижение необходимой деформации – уменьшение числа ходов – повышение производительности кузнечного оборудования. Понижение прочности определяет уменьшение сопротивления деформации, работу потребную для нее, то есть уменьшает расход энергоресурсов, уменьшает износ оборудования и штамповочного инструмента.

Тепловое воздействие приводит к изменению кристаллического строения обрабатываемой заготовки. В ней происходит рекристаллизация, то есть образование мелкозернистой равновесной структуры, что влечет улучшение механических характеристик поковки.

Нагрев металла – сложный физико-химический процесс, связанный с получением тепловой энергии и сообщения ее металлу. Тепловая энергия получается либо сжиганием топлива, либо превращением в тепловую энергию электроэнергии.

Рассмотрим схему нагрева.

Сжигание топлива – продукты горения – теплопередача от продуктов горения к металлу прямая (конвекцией и излучением) и косвенная от нагретых свода и стен пламенной печи.

При нагреве электрогоном мощность электрического тока превращается в тепловую непосредственно в заготовке (способы прямого нагрева) или в электрических нагревательных элементах, которые, разогреваясь, излучают на заготовку тепловую энергию.

Задача курса – дать сведения о всех происходящих физико-химических процессах, получить умение анализировать и рассчитывать работу печей, и нагрева металла, управлять теплохимическими процессами, происходящими при работе печи, а также познакомится с конструкциями и основами расчета нагревательных устройств.

Лекция №1 Получение тепловой энергии путем сжатия топлива

1.1. Топливо, его виды, основные характеристики.

Топливо – вещества, используемые для получения тепловой энергии в промышленном масштабе. Основные виды его имеют органическое происхождение, то есть основой его является углерод, водород и их соединения. Классификация топлива производится по агрегатному состоянию и происхождению приведена в таблице 2.

Таблица 2

Агрегатное состояние	Происхождение
	естественное	искусственное
твердое	торф, бурый уголь, каменный уголь, антрациты, горючие сланцы	древесный уголь, кокс, угольная пыль
жидкое	нефть	бензин, керосин, мазут, спирт, каменноугольная смола
газообразное	природный газ	коксовый, доменный, светильный, генераторный, водяной газы