Рассмотрим примеры расчета температуры в некоторых практи­ческих задачах, связанных с нагревом тонких листов газовым пламе­нем. Расчетные схемы будем выбирать в соответствии с данными табл. 7 (§ 23).

Пример 1. Сквозное проплавление при сварке тонких листов в стык. Листы кз малоуглеродистой стали толщиной 2,5 мм сваривают встык без отбортовки кромок пламенем простой горелки.

Оценим скорость перемещения горелки данного номера, при ко­торой произойдет сквозное про­плавление листов.

Предположим, что ось пла­мени перпендикулярна сваривае­мому листу (фиг. 100,а). Пламя с расходом ацетилена 400 л/час (наконечник Ns 3) перемещается со скоростью 9,6 м/час — 0,26 см/сек При этих условиях нагрева лист толщиной 2,5мм полностью гропла — вляется (опыты М. X. Шоршорова).

Эффективная мощность пламени q —550 кал/сек (фиг. 74 и 75) посто­янна и соответствует предельному состоянию процесса распростра­нения тепла. Распространение теплового потока пламени опи­сывается схемой нормально-кру­гового источника с коэфициентом сосредоточенности £—0,31 СМГг постоянная времени при нагреве стали t0 =10 сек (табл. 4) Ввиду малой толщины листа будем считать температуру полностью выравненной по тол­щине, т. е. опишем изделие схемой пластины (фиг. 100, б). Haiретые поверхности листа обмениваются теплом с пламенем и с окружающим спокойным воздухом.

Средний коэфициент теплообмена между пламенем и верхней плоскостью листа, окружающим воздухом и нижней плоскостью листа а — 0,001 кал! смг сек°С. Коэ — фициенты теплофизических свойств малоуглеродистой стали: Л =0,10 калієм сек°С;

С[ = 0,16-7,8 =1,25 кал/см?0С; а = ~^-=0,08 см/сек (см. § 19).

Процесс распространения тепла в пластине при действии подвижного нормально-кругового источника описывается схемой § 26,А (фиг. 98). Темпера­туру Т (х, 0,оо) точек плоскости листов XOZ рассчитаем по уравнению (26.2), полагая t =оо и у =0, а в фиктивном источнике 0 — по уравнению (26.6). Напом­ним, что начало подвижной системы координат находится в точке 0 на vt0 впереди центра С пламени.

Безразмерные критерии процесса: — = оо, так как в предельном состоянии

Для точки, находящейся на расстоянии 19 мм позади центра пламени, такой же расчет дает температуру Т (—4,5; 0;оо)=1420°, а на расстоянии 29 мм— Т (—5,5; 0; со)“ 1340°* Наибольшая средняя по толщине листа температура плав­ления малоуглеродистой етапи 1500°. Можно поэтому считать, что выбранный режим обеспечивает проплавление листа.

Пример 2. Предельная температура нагрева тонкого листа пламенем непод­вижных простых горелок. Пламена простых горелок с наконечниками разных номеров отличаются как мощностью, так и коэфициентом сосредоточенности. Рассчитаем предельную температуру точек центральной оси стального листа толщиной 3 мм, нагреваемого пламенем неподвижной горелки с расходом ацети лена 400 л/час (наконечник № 3).

Эффективная мощность ^ — 600 кал/сек (фиг. 75 и 76); коэфициент тепло обмена между пламенем и верхней плоскостью листа = 0,015 кал/см2сек°С (§ 23); коэфициент теплообмена между нижней плоскостью листа и спокойным воздухом а2~ 0,001 кал/см2сек°С(§ 2); остальные параметры пламени и коэфициенты тепло­физических свойств стали—см. пример 1. Предельную температуру рассчитаем по формуле (26.6), причем для неподвижного пламени при v —0 т0 — btQ

4-0,1*0,3*0,31

еьН— ЕІ (— М0)] = е<мз[— Ei (— 0,43)] — 1,537 ■ 0,656 =1,01,

Предельная температура (26.6) центральных точек

600

4т:* 0,1 *0,3

Безразмерный критерий процесса

т. е. выше температуры плавления стали.

Такой же расчет для расхода 250 л! час (наконечник № 2) дает предельную температуру 1300°, а для расхода 140 л/час (наконечник № 1) — 750°. Таким образом, с уменьшением номера наконечника предельная температура нагрева тонкого листа пламенем простой горелки понижается. Ввиду недостаточности данных о коэфициенте теплообмена между пламенем и нагреваемой поверхностью результаты расчета являются ориентировочными и имеют лишь относительное значение.