Поверхности нагреваемого

где Rn = 1/а5п — тепловое сопротивление поверхности нагретого тела.

где 7, 7„ температура поверхности тела и окружающем"! среды соответственно; /;>,,- плотность теп.тового потока, излучаемого с поверхности нагретого тела, котч рая вычисляется по одной из рассмотренных выше формул для теплообмена излучением, когда одно тело находится внутри другого. Тогда окончательно получим

Конвекцией называется процесс передачи теплоты путем перемещения частиц жидкости или газа. Конвективный теплообмен — сложный процесс, при котором теплота передается за счет перемешивания отдельных объемов среды, имеющих различную температуру, и одновременно за счет теплопроводности. Конвективный процесс теплообмена всегда сопровождается теплопроводностью, играющей существенную роль только в непосредственной близости к поверхности нагретого тела.

мощность тепловых потерь, Вт; ак — коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2-К); <ь (2 — температура нагретой и холодной поверхности, С; S — площадь поверхности, м2; $! и S2 — площади поверхности нагретого и холодного тела, м2; 8„ — приведенная степень черноты; (pi2 — коэффициент взаимной облученности тел 1 и 2; X — теплопроводность, Вт/(м-К); б —толщина прослойки, м; L — определяющий размер, м; г,, г2 — внутренний и наружный радиусы цилиндрической стенки, м; (3 — коэффициент объемного расширения, К~ь, g — ускорение силы тяжести м/с2; V — кинематическая вязкость, м2/с; а — температуропроводность, м /с; tc — температура окружающей среды, °С; N — коэффициент, учитывающий ориентацию нагретой поверхности относительно горизонтали; /,, /2 — геометрические размеры поверхности, м; ei, e2—степень черноты тел 1 и 2; индекс m означает, что теплофизические параметры берутся при средней температуре нагретого тела и окружаю-щеи среды; индекс / означает вынужденное движение среды; индекс ш означает, что теплофизические параметры при вычислении критерия Прандтля определяются для температуры стенки; R — тепловое сопротивление, Вт/(м2-К).

В области ламинарного движения теплота, снятая с нагретого тела пограничным слоем, частично уносится этим слоем, а частично теплопроводностью передается соседним слоям. Чем дальше слой от поверхности нагретого тела, тем меньше он участвует в теплосъеме. При турбулентном движении за счет перемешивания с нагретой поверхностью соприкасается гораздо больше жидкости (газа), снятая теплота интенсивнее передается всему потоку охлаждающей среды. В итоге и съем теплоты с нагретой поверхности идет намного интенсивнее, чем при ламинарном движении.

Количество теплоты, излучаемой с поверхности нагретого тела в 1 с, определяется формулой

т. е. имеет место установившийся процесс. Выделяемая в проводнике мощность потерь равна мощности, отдаваемой в окружающую среду с поверхности нагретого тела. Уравнение (2-16) носит название формулы Ньютона. Уравнение

Сканирующими измерительными системами называются системы, основанные на сканировании (просматривании) полей каких-либо объектов и выдачи измерительной информации о состоянии этих полей. Примером могут служить системы для измерения температуры поверхности нагретого объекта. Следует различать информационные сканирующие системы и измерительные сканирующие системы. В информационных сканирующих системах дается информация о каких-либо явлениях, например наличии дефектов в изделии. В измерительных сканирующих системах результаты выдаются в численных значениях, в принятых единицах. В сканирующих измерительных системах имеется устройство, служащее для создания развертывающего движения.

Термоэлектронная эмиссия. Как уже указывалось, при нагревании тел происходит термическое возбуждение электронов, в результате чего распределение электронов по величинам энергий изменяется — появляются электроны с энергиями, значительно превышающими энергию W{. Такие электроны при определенных условиях могут покинуть поверхность металла, в результате чего возникает эмиссия электронов. Их количество, испускаемое с поверхности нагретого тела в одну секунду (величина тока термоэлектронной эмиссии), зависит от температуры тела, работы выхода и свойств поверхности. Электронная теория дает следующее экспериментально подтвержденное уравнение термоэлектронной эмиссии:

Отвод тепла с поверхности нагретого тела происходит путем излучения в окружающее пространство (лучеиспусканием), передачи тепла путем теплопроводности, передачи его путем конвекции.

ЛФпов = ФповЯпов. (5-17) где тепловое сопротивление на поверхности нагретого тела

Из уравнения (14.5) видно, что с увеличением угловой частоты и увеличивается относительная величина мощности, выделяющейся в нагреваемом металле. Однако при повышении частоты усиливается явление поверхностного эффекта, так как вихревые токи вытесняются к поверхности нагреваемого металла, а внутренняя часть его нагревается только за счет теплопроводности.

2. Промежуточный режим. Температура поверхности нагреваемого объекта выше исходной, но ниже точки магнитных превращений. Для последней примем среднее значение Т^ = 750 °С. Эта стадия нагрева отличается от первой зависимостью удельного сопротивления от координаты, так как функцией координаты является температура, убывающая от поверхности в глубь объекта.

При индукционном нагреве напряженность магнитного поля Нте на поверхности нагреваемого объекта в сотни раз превосходит критическое значение Якр, так как удельные мощности составляют сотни ватт и киловатты на квадратный сантиметр. Следовательно, поверхностные слои находятся в состоянии сильного магнитного

мость следует привести к расчетной поверхности нагреваемого слоя (см. § 6-4). Тогда имеем

Вычисленное по формулам (G-G) магнитное сопротивление участка / несколько меньше действительного, так как вследствие поверхностного эффекта магнитный поток ФМ2 концентрируется вблизи поверхности нагреваемого объекта. Однако неравномерность в распределении магнитного потока наблюдается лишь на сравнительно коротком участке вблизи торца объекта и, как показывают эксперименты, мало сказывается на окончательном результате.

Эффект близости используется в индукционном поверхностном нагреве. Если контур с током высокой частоты (индуктор) приблизить к поверхности нагреваемого тела, то вблизи поверхности возникает индуктированный ток. Из-за эффекта близости путь индуктированного в теле тока повторяет форму индуктора, так как индуктированный в теле ток находится в противофазе с током индуктора, что качественно соответствует рассмотренному примеру. Тем самым создается нагрев поверхности в требуемых местах. Этот метод широко применяется для поверхностной закалки стальных изделий сложной формы.

димости добиваться симметрии и строгой формы электронного пучка и добиваться большой четкости фокусировки пучка и малых размеров пятна на поверхности нагреваемого металла.

Так как тангенциальная составляющая напряженности магнитного поля (в рассматриваемом случае — единственная) не претерпевает скачка на границе раздела различных сред, то напряженность поля в воздушном зазоре одновременно является и напряженностью магнитного поля на поверхности обмотки индуктора, а также на поверхности нагреваемого цилиндра, т. е. Яв = Нте.

1 2. Промежуточный режим. Температура поверхности нагреваемого объекта ниже точки магнитных превращений, но выше исходной. Для температуры магнитных превращений примем среднее значение Тд = 750° С. Эта стадия нагрева отличается от первой зависимостью удельного сопротивления от координаты, так как функцией координаты является температура.

При индукционном нагреве напряженность магнитного поля Нте на поверхности нагреваемого объекта в сотни раз превосходит критическое значение Якр, так как удельные мощности составляют

Ширина нагретой полосы определяется двумя факторами: 1) распределением индуктированного тока на поверхности нагреваемого изделия; 2) утечкой тепла в ненагретую массу металла. Первый фактор является весьма существенным для построения электрического расчета.