Реферат на тему нагрев

Обновлено: 07.07.2024

ТЕПЛОТА, кинетическая часть внутренней энергии вещества, определяемая интенсивным хаотическим движением молекул и атомов, из которых это вещество состоит. Мерой интенсивности движения молекул является температура. Количество теплоты, которым обладает тело при данной температуре, зависит от его массы; например, при одной и той же температуре в большой чашке с водой заключается больше теплоты, чем в маленькой, а в ведре с холодной водой его может быть больше, чем в чашке с горячей водой (хотя температура воды в ведре и ниже).

Содержание

1. Введение. Понятие теплоты
2. Теплопередача
3. Три основных вида передачи тепла
4. Роль теплоты и её использование
5. Список используемой литературы.

Работа содержит 1 файл

РЕФЕРАТ теплота.doc

Работа Бирюковой А.В.

Уфимский политехнический техникум

1. Введение. Понятие теплоты

3. Три основных вида передачи тепла

4. Роль теплоты и её использование

5. Список используемой литературы.

Теплота играет важную роль в жизни человека, в том числе и в функционировании его организма. Часть химической энергии, содержащейся в пище, превращается в теплоту, благодаря чему температура тела поддерживается вблизи 37 градусов Цельсия. Тепловой баланс тела человека зависит также от температуры окружающей среды, и люди вынуждены расходовать много энергии на обогрев жилых и производственных помещений зимой и на охлаждение их летом. Большую часть этой энергии поставляют тепловые машины, например котельные установки и паровые турбины электростанций, работающих на ископаемом топливе (угле, нефти) и вырабатывающих электроэнергию.

Теплопередача – это процесс переноса теплоты внутри тела или от одного тела к другому, обусловленный разностью температур. Интенсивность переноса теплоты зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется экспериментально установленным законам природы. Чтобы создавать эффективно работающие системы нагрева или охлаждения, разнообразные двигатели, энергоустановки, системы теплоизоляции, нужно знать принципы теплопередачи. В одних случаях теплообмен нежелателен (теплоизоляция плавильных печей, космических кораблей и т.п.), а в других он должен быть как можно больше (паровые котлы, теплообменники, кухонная посуда).

Три основных вида передачи тепла

Существуют три основных вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен.

Теплопроводность. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью; при достаточно высоких температурах в твердых телах его можно наблюдать визуально. Так, при нагревании стального стержня с одного конца в пламени газовой горелки тепловая энергия передается по стержню, и на некоторое расстояние от нагреваемого конца распространяется свечение (с удалением от места нагрева все менее интенсивное).

Интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента температуры, т.е. отношения Т/x разности температур на концах стержня к расстоянию между ними. Она зависит также от площади поперечного сечения стержня (в м2) и коэффициента теплопроводности материала [в соответствующих единицах Вт/(мК)]. Соотношение между этими величинами было выведено французским математиком Ж.Фурье и имеет следующий вид:

Из закона Фурье следует, что тепловой поток можно понизить, уменьшив одну из величин – коэффициент теплопроводности, площадь или градиент температуры. Для здания в зимних условиях последние величины практически постоянны, а поэтому для поддержания в помещении нужной температуры остается уменьшать теплопроводность стен, т.е. улучшать их теплоизоляцию.

В таблице представлены коэффициенты теплопроводности некоторых веществ и материалов. Из таблицы видно, что одни металлы проводят тепло гораздо лучше других, но все они являются значительно лучшими проводниками тепла, чем воздух и пористые материалы.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Вещества и материалы

Теплопроводность, Вт/(м К)

Гагачий пух (неплотный)

Теплопроводность металлов обусловлена колебаниями кристаллической решетки и движением большого числа свободных электронов (называемых иногда электронным газом). Движение электронов ответственно и за электропроводность металлов, а потому неудивительно, что хорошие проводники тепла (например, серебро или медь) являются также хорошими проводниками электричества.

Тепловое и электрическое сопротивление многих веществ резко уменьшается при понижении температуры ниже температуры жидкого гелия (1,8 K). Это явление, называемое сверхпроводимостью, используется для повышения эффективности работы многих устройств – от приборов микроэлектроники до линий электропередачи и больших электромагнитов.

Конвекция. Как мы уже говорили, при подводе тепла к жидкости или газу увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они расширяются; локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и благодаря выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно поэтому теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). Данное явление называется конвекцией. Чтобы не расходовать тепло отопительной системы впустую, нужно пользоваться современными обогревателями, обеспечивающими принудительную циркуляцию воздуха.

Конвективный тепловой поток от нагревателя к нагреваемой среде зависит от начальной скорости движения молекул, плотности, вязкости, теплопроводности и теплоемкости и среды; очень важны также размер и форма нагревателя. Соотношение между соответствующими величинами подчиняется закону Ньютона

где q – тепловой поток (измеряемый в ваттах), A – площадь поверхности источника тепла (в м2), TW и T – температуры источника и его окружения (в кельвинах). Коэффициент конвективного теплопереноса h зависит от свойств среды, начальной скорости ее молекул, а также от формы источника тепла, и измеряется в единицах Вт/(м2хК).

Величина h неодинакова для случаев, когда воздух вокруг нагревателя неподвижен (свободная конвекция) и когда тот же нагреватель находится в воздушном потоке (вынужденная конвекция). В простых случаях течения жидкости по трубе или обтекания плоской поверхности коэффициент h можно рассчитать теоретически. Однако найти аналитическое решение задачи о конвекции для турбулентного течения среды пока не удается. Турбулентность – это сложное движение жидкости (газа), хаотичное в масштабах, существенно превышающих молекулярные.

Если нагретое (или, наоборот, холодное) тело поместить в неподвижную среду или в поток, то вокруг него образуются конвективные токи и пограничный слой. Температура, давление и скорость движения молекул в этом слое играют важную роль при определении коэффициента конвективного теплопереноса.

Конвекцию необходимо учитывать при проектировании теплообменников, систем кондиционирования воздуха, высокоскоростных летательных аппаратов и многих других устройств. Во всех подобных системах одновременно с конвекцией имеет место теплопроводность, причем как между твердыми телами, так и в окружающей их среде. При повышенных температурах существенную роль может играть и лучистый теплообмен.

Лучистый теплообмен. Третий вид теплопередачи – лучистый теплообмен – отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в том, что он тоже обусловлен разностью температур. Тепловое излучение – это один из видов электромагнитного излучения. Другие его виды – радиоволновое, ультрафиолетовое и гамма-излучения – возникают в отсутствие разности температур.

На рис. 8 представлена зависимость энергии теплового (инфракрасного) излучения от длины волны. Тепловое излучение может сопровождаться испусканием видимого света, но его энергия мала по сравнению с энергией излучения невидимой части спектра.

Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции пропорциональна температуре, а лучистый тепловой поток пропорционален четвертой степени температуры и подчиняется закону Стефана – Больцмана

где, как и ранее, q – тепловой поток (в джоулях в секунду, т.е. в Вт), A – площадь поверхности излучающего тела (в м2), а T1 и T2 – температуры (в кельвинах) излучающего тела и окружения, поглощающего это излучение. Коэффициент  называется постоянной Стефана – Больцмана и равен (5,66961х0,00096)х10–8 Вт/(м2 К4).

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Индукционный нагрев 5
1.2 Принцип индукционного нагрева 6
2. Описание метода. 8
3. Применение: 10
4. Преимущества. 10
5. Установки индукционного нагрева 11
6. Недостатки 14
7. Замечания. 16
8. Вывод 17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18
ЛИТЕРАТУРА 21

Индукционный нагрев может быть использован для нагрева практически любых материалов: сплавов металлов, проводников, диэлектриков, шлаков, газов и т.д. Его применение позволяет осуществить передачу теплоты нагреваемому объекту без непосредственного контакта и обеспечить практически любые скорости нагрева при минимальных тепловых потерях в окружающую среду. Максимальный же уровень создаваемых температур при индукционном нагреве определяется в основном только стойкостью применяемых огнеупорных материалов. Отсутствие необходимости непосредственного контакта между электрической цепью и нагреваемым материалом позволяет осуществлять нагрев в вакууме или защитной атмосфере. В то же время, наличие относительно холодных шлаков, затрудняющих проведение рафинировочных процессов, сложное и дорогое электрооборудование, низкая стойкость футеровки при резких колебаниях температур между плавками, размывающее действие расплава при электродинамическом явлении перемешивания металла ограничивают сферу применения этого способа передачи энергии.
В основе индукционного нагрева лежит трансформаторный принцип передачи энергии индукцией от первичной электрической цепи к вторичной. При этом электрическая энергия переменного тока подводится к первичной цепи индуктора, который представляет собой многовитковую катушку (соленоид), выполненную из медной профилированной вод охлаждаемой трубки. В результате вокруг него формируется переменное магнитное поле. Под его воздействием в нагреваемом теле, помещенном внутрь индуктора, как вторичной обмотке трансформатора, наводится электрическое поле, линии напряженности которого располагаются в плоскости перпендикулярной направлению линий магнитного потока индуктора и имеют вихревой характер.
Под воздействием этого поля внутренние электрические заряды в расплавляемом теле приходят в движение, образуя вихревые токи. При этом энергия электрического поля необратимо переходит в тепловую в соответствии с законом Джоуля-Ленца.
При использовании в качестве шихты ферромагнитных материалов их нагрев до достижения температуры точки Кюри (740…770оС) осуществляется не только за счет вихревых токов проводимости, но и за счет потерь энергии на перемагничивание. После превышения уровня этой температуры, нагреваемые проводники теряют свои магнитные свойства и работа индукционной печи становится аналогичной работе воздушного трансформатора (без сердечника).
Следовательно, величина ЭДС индукции пропорциональна частоте изменения магнитного потока во времени, а также величине магнитного потока, т.е. числу силовых линий, сцепленных с витком. Тепловая мощность, выделяемая вихревыми токами в толще нагреваемого тела, зависит от частоты переменного поля. Для эффективной работы тигельных индукционных печей их питание осуществляют электрическими токами повышенной или высокой частоты, что достигается установкой специальных генераторов, вырабатывающих ток требуемой частоты. Их применение снижает общий КПД установки.
Практически для индукционного нагрева используют следующие интервалы частот:
а) при нагреве стальных деталей диаметром меньше 0,03 м – 200000 Гц и выше;
б) при нагреве стальных изделий диаметром 0,03…0,15 м и толщине закаливаемого слоя свыше 2 мм – 1000…10000 Гц;
в) при термической обработке деталей свыше 0,15 м при нагреве на большую глубину – 50 Гц;
г) для питания плавильных печей используют 50…10000 Гц.
При частоте до 10000 Гц применяют машинные генераторы, а свыше 10000 Гц – электронно-ламповые.
Преимущества индукционного нагрева
1) Передача электрической энергии непосредственно в нагреваемое тело позволяет осуществить прямой нагрев проводниковых материалов. При этом повышается скорость нагрева по сравнению с установками косвенного действия, в которых изделие нагревается только с поверхности.
2) Передача электрической энергии непосредственно в нагреваемое тело не требует контактных устройств. Это удобно в условиях автоматизированного поточного производства, при использовании вакуумных и защитных средств.
3) Благодаря явлению поверхностного эффекта максимальная мощность, выделяется в поверхностном слое нагреваемого изделия. Поэтому индукционный нагрев при закалке обеспечивает быстрый нагрев поверхностного слоя изделия. Это позволяет получить высокую твердость поверхности детали при относительно вязкой середине. Процесс поверхностной индукционной закалки быстрее и экономичнее других методов поверхностного упрочнения изделия.
4) Индукционный нагрев в большинстве случаев позволяет повысить производительность и улучшить условия труда.
ЛИТЕРАТУРА

1. Основы теории теплогенерации: Учебник для вузов/ М.Д. Казяев, С.Н. Гущин; В.И. Лобанов и др. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1999. 285 с.
2. Егоров А.В., Моржин В.Ф. Электрические печи (для производства сталей). М.: Металлургия, 1975. 352 с.
3. Вайнберг А.М. Индукционные плавильные печи. Учебное пособие для вузов. М.: Энергия, 1967. 416 с.
4. Теория, конструкция и расчеты металлургических печей. Т.2. По ред. В.А. Кривандина. М.: Металлургия, 1986. 376 с.
5. Бабат Г.И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. Л.: Энергия, 1965, 552 с.
6. Фарбман С.А., Колобнев И.Ф. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов. М.: НТО ЧиЦМ, 1958, 704 с.
7. Романов Д.И. Электроконтактный нагрев металлов 2-е изд., перераб. и доп. - М. Машиностроение, 1981г. - 166 с.
8. Алиферов А.И., Лупи С. Электроконтактный нагрев. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004г. - 224 с.
9. Хасин Г.А., Дианов А.И., Попов Т.П. - М.: Металлургия, 1984 г. – 284 с.
10. Болотов А.В., Шепель Г.Л., Электро-технологические установки.- М. Машиностроение, 1980г. - 160 с.
11. Мостовяк И.В. Цепи уравновешивания режимов трёхфазных систем с установками электроконтактного нагрева. - Киев. ИЭД, 1988 г. – 266 с.
12. Болотин И.Б., Эйдель Л.З. Измерения в переходных режимах короткого замыкания. - Л.: Энергия, 1981г. – 192 с.

Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

Для осуществления способов тепловой кулинарной обработки в основном используется традиционный поверхностный способ нагрева продуктов, при котором теплота от греющей среды постепенно (за счет теплопроводности) проникает в продукт, начиная с поверхностных слоев.

В отличии от традиционного поверхностного способа нагрева, при котором энергия подводится к поверхности изделия, при инфракрасном ( ИК ) нагреве энергия проникает внутрь продукта на значительную глубину, а при сверхвысокочастотном (СВЧ) нагреве – по всему его объему.

Содержание

Введение
Поверхностный нагрев
Характеристика объемных видов нагрева
СВЧ- нагрев
Особенности СВЧ- нагрева
ИК- нагрев
Список используемой литературы

Работа состоит из 1 файл

Объемные способы нагрева.doc

Российский Экономический Университет имени Г.В. Плеханова

Реферат на тему:

Объемные способы нагрева пищевых продуктов

Введение
Поверхностный нагрев
Характеристика объемных видов нагрева
СВЧ- нагрев
Особенности СВЧ- нагрева
ИК- нагрев
Список используемой литературы

Наиболее перспективными и эффективными считаются комбинированные способы тепловой обработки, позволяющие сочетать поверхностные и объемные способы нагрева.

При всех способах нагрева пищевых продуктов внешний теплообмен сопровождается массопереносом, в результате которого изменяется влаго- и жиросодержание продуктов: часть влаги и жира переходит во внешнюю среду или поглощается продуктами. Кроме того, при тепловой кулинарной обработке продуктов в жидких средах теряется часть сухих веществ (водо- и жирорастворимых).

В этом случае поверхность продукта нагревается при контакте с водой, паром, нагретым жиром, воздухом или инфракрасными лучами. От нагретой поверхности тепло передается за счет теплопроводности вглубь продукта, и вся его масса постепенно прогревается. Этот вид нагрева может быть контактным или радиационным.

При контактном нагреве продукт помещают на нагретые поверхности или в греющую среду (воду, пар, жир, нагретый воздух). В этом случае продукт нагревается только с одной стороны и в процессе обработки его надо переворачивать.

При радиационном нагреве продукт облучают потоком инфракрасных лучей (МКЛ), и он прогревается одновременно со всех сторон. Источником ИКЛ могут быть нагретые поверхности (стенки жарочных шкафов, электронагревательные элементы и т. д.) или специальные лампы (трубчатые или конические с зеркальной поверхностью). ИКЛ проникают в продукт на глубину до 1—2 мм, и в этом тонком слое их энергия превращается в тепловую. Поэтому поверхность продукта очень быстро нагревается и образуется обезвоженная корочка, в которой температура быстро достигает 130—150°С, Этот способ нагрева используется в гриль-аппаратах и шашлычных печах.

На практике часто применяют одновременно несколько способов нагрева. Например, если продукт не полностью погружен в жидкость, то нижняя часть его нагревается водой, а верхняя — паром.

При всех способах поверхностного нагрева создается разность температур (градиент температуры) между поверхностью и внутренними частями изделия. Перепад температуры вызывает перемещение влаги от поверхности к центру изделия (термодиффузию). Явление это называется термомассоперенос - термовлагоперенос. Оно способствует быстрому образованию на поверхности корочки и уменьшению испарения влаги при жарке, а также снижению интенсивности диффузионных процессов при варке .

Характеристика объемных видов нагрева

При объемном нагреве энергия электромагнитных колебаний или электрического пока превращается в тепловую энергию в самом продукте и почти вся масса его нагревается практически одновременно. Существуют четыре способа объемного нагрева:

в СВЧ-шкафах периодического и непрерывного действия; сверхвысокочастотный способ обеспечивает большую скорость нагрева продукции;
ИК-аппаратах; инфракрасный нагрев основан на интенсивном поглощении ИК-излучений свободной водой, находящейся в продуктах;
аппаратах ЭК-нагрева; электроконтактный нагрев основан на тепловой энергии, выделяемой током в течение определенного времени при прохождении его через продукт, обладающий определенным активным (омическим) электросопротивлением;
установках индукционного нагрева; индукционный нагрев пищевых продуктов, особенно с повышенной влажностью, возникает при помещении их во внешнее переменное магнитное поле, в котором , по закону электромагнитной индукции, возникают вихревые токи (токи Фуко), линии которых замыкаются в толще продукта, электромагнитная энергия рассеивается в его объеме, вызывая нагрев.

Сверхвысокочастотным называется нагрев объекта энергией электромагнитного поля сверхвысоких частот.

Электромагнитная волна, проникая в объект, взаимодействует с заряженными частицами. Совокупность таких микроскопических процессов приводит к поглощению энергии поля в объекте. В зависимости от расположения в них зарядов молекулы диэлектрической среды могут быть полярными и неполярными. В некоторых молекулах расположение зарядов столь симметрично, что в отсутствии внешнего электрического поля их электрический дипольный момент равен нулю. Полярные молекулы обладают некоторым электрическим дипольным моментом и в отсутствии внешнего поля. При наложении внешнего электрического поля неполярные молекулы поляризуются, то есть симметрия расположения их зарядов нарушается, и молекула приобретает некоторый электрический момент.

Под действием внешнего поля у полярных молекул не только меняется величина электрического момента, но и происходит поворот оси молекулы по направлению поля. Обычно различают электронную, ионную, дипольную и структурную поляризации диэлектрика. На СВЧ наибольший удельный вес имеют дипольная и структурная поляризации, так что выделение теплоты возможно даже в отсутствии тока проводимости.

СВЧ устройства для технологических целей работают на частотах, установленных международными соглашениями.

Для термообработки в диапазоне СВЧ наиболее часто используются электромагнитные колебания на частотах 433, 915, 2375 (2450) Мгц.

Если вместо традиционных способов нагрева использовать нагрев с помощью энергии СВЧ колебаний, то из-за проникновения волны вглубь объекта происходит преобразование этой энергии в тепло не на поверхности, а в его объеме, и потому можно добиться более интенсивного нарастания температуры при большей равномерности нагрева по сравнению с традиционными способами нагрева. Последнее обстоятельство в ряде случаев приводит к улучшению качества изделия.

СВЧ термообработка обладает рядом других преимуществ. Так, отсутствие традиционного теплоносителя обеспечивает стерильность процесса и безинерционность регулирования нагревом. Изменяя частоту, можно добиться нагрева различных компонентов объекта. СВЧ электротермические установки занимают площадь меньшую, чем аналогичные установки с традиционным энергоприводом и оказывают меньшее вредное воздействие на окружающую среду при лучших условиях труда обслуживающего персонала.

Особенности СВЧ- нагрева

Сверхвысокочастотная (СВЧ) энергия, используемая для нагрева различных веществ, может быть применена для приготовления пищи, сушки белья, размораживания продуктов и в других бытовых устройствах, где необходима тепловая энергия. Однако широкое распространение СВЧ-энергия получила только в технологии приготовлении пищи, что связано с особенностями физического процесса нагрева СВЧ-полей.

СВЧ-нагрев по сравнению с традиционными способами нагрева обладает следующими преимуществами:

1.При СВЧ-нагреве генерация теплоты происходит внутри самого нагревательного продукта. Если при тепловой обработке продуктов традиционными способами расходуется теплота на нагрев посуды и окружающей среды, то в СВЧ-приборах почти вся теплота идет на нагрев продуктов, а посуда нагревается незначительно в результате получения теплоты от горячего продукта. Таким образом, непроизводительные потери теплоты значительно снижаются.

2.Продолжительность тепловой обработки продуктов СВЧ-энергией значительно сокращается.

За счет сокращения времени тепловой обработки СВЧ-энергией снижаются потери массы продуктов на 10—30 % при сохранении витаминов, органических и минеральных веществ, естественного цвета и вкусовых качеств.

3.При применении СВЧ-приборов в быту снижаются затраты электроэнергии (на 50—70 %) по сравнению с применением электроплит.

4.Простота уборки рабочей камеры после приготовления блюд обусловлена тем, что во время тепловой обработки продукты не подгорают.

5.После приготовления блюд меньше загрязненной посуды, так как продукты могут подвергаться тепловой обработке непосредственно в сервировочной посуде.

Однако при перечисленных преимуществах СВЧ-приборы не могут полностью заменить традиционные приборы для приготовления пищи. Как правило, СВЧ-приборы являются хорошим дополнением к оборудованию кухни. Это объясняется тем, что получаемые при приготовлении на СВЧ-приборах блюда не имеют традиционного вида, а сохраняют вид полуфабрикатов, который имеет продукт до тепловой обработки. Например, некоторые блюда привычны после обжаривания с аппетитной румяной корочкой, а получение ее в СВЧ-приборах затруднительно: необходимо применение специальных дополнительных устройств, которые, увеличивая на 50 % время и энергозатраты, повышают стоимость приготовления.

Сравнительно высокая стоимость СВЧ-приборов по сравнению с традиционными электрическими и газовыми плитами существенно влияет на их приобретение и внедрение в быт.

Инфракрасный нагрев применяется в основном при жарке и выпечке кулинарных изделий.

В ИК- аппаратах периодического действия обеспечение оптимального режима тепловой кулинарной обработки изделий осуществляется за счет размещения излучателей с разными спектральными характеристиками и отражателей в определенном порядке и на разном удалении от изделия, а в ИК- аппаратах непрерывного действия – за счет движения изделий через соответствующие энергетические зоны аппарата.

При использовании ИК-излучения для термообработки мясных кулинарных изделий продолжительность процесса ,по сравнению с традиционным способом обработки, сокращается на 40 - 60%, удельный расход электроэнергии уменьшается на 20 - 60%, а выход готовой продукции увеличивается на 10 - 16%. На поверхности продукта, охваченного жаром, выделяющаяся теплота вызывает коагуляцию (свертывание) белков, в результате чего образуется плотная поджаристая корочка. Она не дает вытекать мясному соку, поэтому изделия получаются сочными, богатыми питательными веществами. А органолептические показатели - вкус, запах, вид - остаются традиционными, хорошо знакомыми.

Оборудование предприятий общественного питания( Кирпичников В.П. , Ботов М.И.)

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

НАГРЕВ МЕТАЛЛА ПЕРЕД ОБРАБОТКОЙ ДАВЛЕНИЕМ

22.1. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИНТЕРВАЛ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
Металлы и сплавы перед обработкой давлением нагревают до определенной температуры для повышения их пластичности и уменьшения сопротивления деформации. Эту температуру называют температурой начала горячей обработки давлением. Однако в процессе обработки температура металла понижается. Минимальную температуру, при которой можно производить обработку, называют температурой окончания обработки давлением. Область температур между началом и окончанием обработки, в которой металл или сплав обладает наилучшей пластичностью, наименьшей склонностью к росту зерна и минимальным сопротивлением деформации, называют температурным интервалом горячей обработки давлением.

Различают оптимальный (допустимый) и технологически необходимый интервалы температур ковки, штамповки. Оптимальный интервал определяется разностью температур начала и конца ковки, но точно установить эти температуры можно лишь на основании конкретных данных, касающихся металла (с металлургической, металловедческой и эксплуатационной точек зрения). Поэтому обычно указывают ориентировочные температуры, которые затем уточняют. Главный фактор, определяющий эти температуры, — химический состав сплава и определяемые им свойства.

Температурный интервал обработки давлением выбирают с учетом диаграммы состояния сплавов. Сталь следует деформировать в определенном интервале температур, расположенном на диаграмме выше точки А₃ и ниже температуры начала плавления. В общем случае температуру начала обработки принимают на 15,0. 200 °С ниже линии солидуса, а конца обработки — на 25. 50 °С выше точки А₃ (для доэвтектоидных сталей) или точки А_х (для заэвтектоидных сталей). Из диаграммы железо—углерод видно (рис. 22.1), что с увеличением количества углерода в стали температурный интервал обработки сужается (заштрихованная область). При этом особенно резко снижается температура начала обработки.

При нагреве металлов и сплавов выше температуры начала горячей обработки начинается интенсивный рост зерна аустенита.

Рис. 22.1. Температурный интервал обработки давлением углеродистых сталей
Структура становится крупнозернистой, и происходит понижение ее пластических свойств. Это явление называется перегревом. Его считают дефектом, который в большинстве случаев можно устранить отжигом или нормализацией. Однако для некоторых сталей (например, хромоникелевых) исправление перегретого металла сопряжено со значительными трудностями и простой отжиг оказывается недостаточным.

При дальнейшем повышении температуры нагрева происходит расплавление легкоплавких составляющих зерен, расположенных по границам. Кроме того, окисление границ зерен кислородом, содержащимся в рабочем пространстве печи, ведет к образованию между зернами хрупкой оксидной пленки и вызывает явление, называемое пережогом и сопровождающееся полной потерей пластичности. Пережог — неисправимый брак.

Нагрев заготовок до больших температур сопровождается и другими вредными явлениями. Металл нагреваемой заготовки, соприкасаясь и химически взаимодействуя с печными газами, содержащими кислород (водяной пар и диоксид углерода), окисляется и обезуглероживается. При этом на поверхности металла образуется окалина, состоящая из оксидов железа. Угар металла при нагреве в пламенных печах достигает 3 %. Кроме печных газов на количество образующейся окалины влияют температура нагрева, химический состав металла заготовки и отношение ее поверхности к объему. Например, при 1300 °С скорость окисления стальной заготовки в семь раз выше, чем при 850. 900 °С. С повышением отношения поверхности заготовки к ее объему количество окалины возрастает. С увеличением содержания углерода в стали количество окалины при нагреве уменьшается. Уменьшают окалинообразование и некоторые химические элементы – алюминий, хром, кремний.

Окалина имеет большую твердость, чем разогретый металл, поэтому износ инструмента возрастает почти в два раза. Окалина ухудшает качество поверхности; толщина ее достигает 1,5. 2 мм, что заставляет увеличивать припуски на последующую механическую обработку. Одновременно с окалинообразованием происходит обезуглероживание металла – выгорание углерода с поверхности заготовки. Обезуглероженный слой металла необходимо полностью удалять при обработке резанием.

Иногда технологи снижают верхнюю границу температурного интервала ковки из-за необходимости уменьшить чрезмерное окалинообразование или обезуглероживание металла. Это снижение более значительно для крупных заготовок, поскольку при их нагреве требуется большое время выдержки в печи.

При ковке литого металла (слитков) температура начала ковки может быть несколько повышена. Применение ускоренного режима нагрева также позволяет повысить верхний предел температурного интервала, но во всех случаях металл должен выдерживать предусмотренные технологическим процессом деформации без трещинообразования. Если в начале ковки требуются небольшие деформации, то их можно осуществить при температурах, более высоких, чем при ковке с большими деформациями.

Нижнюю границу температур ковки, штамповки уточнить более сложно. Здесь необходимо учитывать не только состав стали (заэвтектоидная или доэвтектоидная), но и объем поковки, качество требуемого металла, наличие или отсутствие термообработки поковки, способ их охлаждения (в том числе и с использованием ковочной теплоты для термообработки и т. п.).

При установлении ковочных температур важно учитывать требования, предъявляемые к механическим свойствам металла с учетом характера эксплуатации детали.

Если для данной детали предусмотрена термическая обработка, например закалка с отпуском, то правильно выбранная температура конца ковки, штамповки (выше точки А_г3 для среднеуглеродистой стали) позволяет использовать ковочную теплоту для последующей термической обработки. Если термическая обработка не предусмотрена, то нижний предел интервала ковочных температур ограничивается условиями получения мелкого зерна. Для небольших поковок (массой до 1000 кг ) температура конца ковки, штамповки может быть высокой (на 200. 300 °С выше точки А_г3) или низкой (вблизи этой точки). Несмотря на то, что при высокой температуре конца ковки или штамповки зерно будет крупным, можно в результате быстрого охлаждения получить тонкое строение структуры сплава и соответствующие этому механические свойства. Высокая температура конца обработки способствует улучшению технико-экономических показателей производства (росту производительности, уменьшению расхода энергии). Необходимо подбирать такое соотношение температуры и последних деформаций, которое обеспечивало бы оптимальную структуру. При этом следует иметь в виду, что сталь, подвергнутая деформации в интервале критических значений деформации (4. 10%), после рекристаллизации будет иметь нежелательную крупнозернистую структуру.

Желательно, чтобы в температурном интервале обработки давлением металл находился в однофазном состоянии. В двух- или многофазном состоянии при низкой пластичности одной из фаз возможно разрушение металла. Исключение представляют доэвтектоидные стали, которые при температурах двухфазного состояния между линиями GS и PS (см. рис. 22.1) обладают достаточной пластичностью. Эта пластичность характерна и для заэвтектоидных сталей при температурах выше 750 °С, при которых между линиями GS и PS фиксируется двухфазная структура аустенит + вторичный цементит. Цементит располагается в виде сетки по границам зерен и снижает пластичность стали. Однако после разрушения этой сетки обработкой давлением пластичность стали восстанавливается.

Как видно из графика на рисунке 22.1, максимальный интервал ковочных температур для низкоуглеродистой стали составляет 500 °С, для эвтектоидной стали – 400. 450 °С, заэвтектоидной – 200. 300 °С. Для высоколегированной стали этот интервал температур еще меньше. Например, для жаропрочной стали он составляет 100. 150 °С.

Интервал ковочных температур обычно уточняют в процессе следующих лабораторных исследований: определяют пластичность стали при осадке до появления первой трещины в пределах ориентировочного интервала ковочных температур; строят кривую изменения ударной вязкости в том же температурном интервале; определяют сопротивления деформации при температурах ориентировочного конца ковки, штамповки; строят график рекристаллизации металла после обработки с различной степенью деформации.

Фактически используемый интервал ковочных температур может точно совпасть с оптимальным интервалом лишь в частном случае при равенстве времени t_K , затрачиваемого на ковку, штамповку, и времени t ₀ остывания стали в интервале ковочных температур при данных условиях обработки. Обе эти величины могут значительно изменяться в зависимости от сложности поковки и темпа работы, зависящего от степени механизации процесса и быстроходности оборудования. Если t_K t ₀ , что часто встречается при штамповке, то допустимый интервал температур не используется и технологу следует решить вопрос, за счет какой из температур сократить этот интервал. Высокий нагрев металла без достаточной его проковки не обеспечивает необходимого качества металла даже за счет регулирования скорости охлаждения, поэтому в подобных случаях, чтобы избежать дополнительной термической обработки, приходится сокращать интервал температур за счет снижения верхнего порога температуры процесса. Если t_K > t ₀ , то ковку осуществляют в два или большее число приемов.

Температурные интервалы для ковки и штамповки различных легированных сталей и сплавов указаны в специальной литературе и справочниках.

Читайте также:

Реферат на тему нагрев

Содержание

Работа содержит 1 файл

РЕФЕРАТ теплота.doc

Нет нужной работы в каталоге?

Требуются доработки? Они включены в стоимость работы

Содержание

Работа состоит из 1 файл

Объемные способы нагрева.doc

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы