Тепловой расчет процесса эмалирования проводов по заданной кривой нагрева

• Автор: Соловьев, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 221 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. А

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. ТЕПЛОПЕРЕНОС В СИСТЕМЕ ПРОВОЛОКАПОКРЫТИЕ

ПРИ ЭМАЛИРОВАНИИ ИЗ РАСПЛАВА

2.1. Постановка задачи в приближении термически

тонкого тела и ее решение.

2.2. Анализ температурных полей проводов при постоянных температурах теплоносителя ТР и стенок электропечи

2.3. Численное решение задачи с переменными . и Тс

по длине печи

2.4. Влияние числа проходов на температуру эмалируемой проволоки.

2.5. Постановка задачи в системе двух цилиндрических
2.6. Расчет температурных режимов проводов при постоянных и переменных Тп , тс . Сравнение с результатами в приближении термически тонкого тела .
2.7. Экспериментальная проверка математической модели .
2.7.1. Влияние скорости эмалирования и степени
черноты проволоки на ее температуру
3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЗМАЛЬПЕЧЕЙ
3.1. Состояние вопроса. Постановка задачи
3.2. Определение Тс по заданной мощности тепловыделений в печах с неподвижным теплоносителем
3.3. Определение температуры стенок рабочей камеры эмальпечи. Общий случай.
4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ТЕРМООБРАБОТКИ ПРОВОДОВ
ПО ЗАДАННОЙ ОПТИМАЛЬНОЙ КРИВОЙ НАГРЕВА.
4.1. Существующие методы обеспечения оптимальных
условий эмалирования
4.2. Воспроизведение оптимальных режимов термообработки проводов
4.2.1. Влияние величины на температурный режим эмалирования проводовНО
4.3. Обеспечение оптимальных условий термообработки проводов из решения обратной задачи теплопроводности.
4.3.1. Влияние коэффициента теплоотдачи с наружной поверхности печи на мощность нагревателей .
4.3.2. Тепловой расчет печей при постоянных Тг, 1 и при линейном законе изменения Тг , .
Сравнение результатов решения прямой и обратной задач.
4.4. Экспериментальное исследование теплообмена проволоки в вертикальном канале.
4.4.1. Экспериментальная установка и методика исследования.
4.4.2. Обработка экспериментальных данных
и оценка погрешностей
4.4.3. Сравнение результатов теории и эксперимента
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


В работах [4, 7, 8, II, , -] рассматриваются следующие вопросы: технология эмалирования проводов из расплава, исследование величины пробивного напряжения по проходам, определение оптимальных температурных условий эмалирования, скорости эмалирования и степени запечки покрытия, исследование теплофизических свойств смол и качества получаемых эмальпроводов, автоматическое регулирование температуры в эмальпечах, экспериментальное исследование температурных полей в эмальпечах. Поэтому настоящая работа посвящена вопросу теплового расчета процесса эмалирования проводов из расплава термореактивных смол по заданной оптимальной кривой нагрева провода на основе уточненной,без отмеченных недостатков, математической модели. Итогом данной работы будет методика теплового расчета процесса эмалирования проводов из расплава термореактивных смол, что соответствует плану специальной секции технико-экономического совета ВПО "Союзэлектрокабель", которая предусматривает проведение работ по совершенствованию и развитию теоретической основы процесса термообработки, направленного на управление качеством кабельной продукции и обеспечение ее надежности [бб]. В настоящем разделе рассматривается задача о нахождении нестационарного поля температур для системы "проволока-покрытие". При выборе математической модели предполагалось, что изменение температуры по сечению круглой проволоки отсутствует, а слой покрытия в силу его малой толщины - порядка Ю м (при этом отношение %4/? Тогда задачу о радиационно-конвективном нагреве системы "проволока-покрытие" для двух предельных случаев можно сформулировать в следующем виде (физическая постановка показана на рис. СЛУЧАЙ I. Рис. Био ; Е = ^ ^-о/( А&. У=д/И ; гг/То ; V, А - скорость эмалирования и протяженность печи. Величины Тг , Тс могут быть функциями времени. СЛУЧАЙ 2. А! _ 2к. СЬЫЙ. М+рМ. Т(0) = е(Я,У. О) = 9»«; е(Я,0,Ро) = е,; «. Т (РО) =в(1,У,[о); (2. МММ + Ы [0Г - 0 (Я^. В1р[0«-0,ГХ,,У^о)1/кл = О. Обе системы в силу нелинейности уравнений (2. Уравнение (2. РО +(ДЮ + дУ). Шаг по времени ДрО =(дЮ/(6Ка) выбирался из условия устойчивости [] . Производные по координате в (2. В конечно-разностной форме система уравнений (2. Вір[ШЧЛ'Ькх^гв>). Т° = в°й| = бнач» &<> - ®* 7 (2. Л к. Т = 0^ ) (2. СгС; +ві с- )=о, (2. I » 0,1,2,. Ь . Т"=Т(РО„); 0^-0 (И;,4^0*). Необходимо отметить, что конвективную составляющую Е в уравнениях (2. Количественная оценка этой составляющей будет дана в следующем разделе. Аналогично записывается и система уравнений (2. У, Ро) на ( И + 1)-м слое по времени принималась равной значению на -м слое. О величине погрешности этой замены будет сказано в дальнейшем. Анализ температурных полей проводов при постоянных температурах теплоносителя Тг и стенок электропечи ~Т^ . К и К. Начальная температура системы "проволока-покрытие" Тнач принималась равной 0 К. У = I. КТО о( на температуру провода [] . Численное решение задачи реализовывалось на ЭВМ "БЭСМ-Л". N принималось равным 4 и 8. В результате расчетов оказалось, что расхождения полученных данных не превышают “ поэтому в целях экономии машинного времени полагалось N = 4. На рис. Из рисунка видно, что при достижении проводом температуры газа 0Г происходит изменение направления конвективного потока теплоты. Несмотря на то, что при дальнейшем росте РО конвективный поток теплоты направлен от проволоки, температура ее продолжает повышаться за счет потока теплоты излучением на проволоку. Для случая непрозрачного покрытия температура проволоки (для тех же условий теплообмена) растет во времени медленнее, чем для прозрачного покрытия. Рис. Ь рис. Видно, что это распределение линейное. Стечением времени поле температур в покрытии перестраивается. Для РО = (' секунд) показана такая перестройка, которая связана с изменением направления конвективного потока теплоты при т,-тР . Анализируя поведение линий 2 и б, 2* и 6* , можно сделать вывод, что увеличение температуры стенки ускоряет перемену знака вектора градиента температуры в покрытии. Для второго случая распределение перепадов температур по толщине покрытия представлено на рис. Здесь имеют место только положительные перепады температур, причем наибольший у линии 3 (,2 К ), соответствующий режиму высокоинтенсивного конвективного теплообмена с достаточно большой эффективной степенью черноты покрытия. По мере прогревания покрытия, т. РО—1асимптотически стремятся к нулю. Повышение температуры стенки увеличивает вели-(линии 5 и 2, 5 и 2 ). Ка ).