 |
Порядок проведения работы. Обработка экспериментальных данных. Контрольные вопросы. Лабораторная работа №8. Определение стойкости огнеупорных изделий
|
|
|
|
Порядок проведения работы
Предварительно разогреваем муфельные печи до температуры 700 
. В сосуд А и Б наливаем по 2 литра воды и в сосуд А добавляем темный краситель. В результате в сосудах находится вода разного цвета. После чего замеряем температуры воды в сосудах ( 
). Ставим сосуды на подставки напротив каждой муфельной печи так чтобы окно печи было напротив каждого сосуда. Через каждые 5 минут выполняем замер температуры в сосудах А и Б. Результаты замеров заносим в таблицу 3. По команде преподавателя опыт прекратить. По окончания опыта произвести расчеты и построить график зависимости температуры от времени в сосудах А и Б. Написать вывод.
Рисунок 19. Сема установки
1 - Муфельная печь, 2 - Сосуд с водой, 3 - термометр.
Таблица 7. 1 - Журнал наблюдений.
| Время замеров | Температура печи, °С | Температура в сосуде А, °С | Температура в сосуде Б, °С |
| .... |
Обработка экспериментальных данных
1. Определяем количества тепла излучаемое муфельной печью
где 
- приведенный коэффициент излучения абсолютно черного тела равный 
':
- степень черноты муфеля 0, 8;
Т - температура печи К;
F - площадь окна печи равная 0, 0162 
;
- время нагрева сек.
2. Определяем количество тепла пошедшее на нагрев воды для сосудов
А и Б.
где 
- теплоемкость воды равная 4, 18 
;
- конечная температура воды в сосуде А и Б °С;
- масса воды 2 кг;
- время нагрева сек.
- начальная температура воды, равная 20 °С; 3.
3. Определяем степень черноты жидкости в сосудах А и Б.
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Что такое степень черноты?
2. Чему равна степень черноты абсолютно серого тела?
3. Что такое поглощательная способность тела?
4. Что такое отражательная способность тела?
5. Чем передастся основное количества тепловой энергии при
температурах?
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ:
1. Работу начинать только с разрешения преподавателя.
2. Подключать электрические приборы с разрешения преподавателя.
3. Аккуратно обращаться с измерительными приборами.
4. По окончанию работы все переносные приборы сдаются преподавателю (лаборанту).
Перечень ссылок
1. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи – М. : Энергия.
1977.
2. Теория, конструкция и расчеты металлургических печей.: - 2-е изд..,
перераб и доп. - М: Металлургия. 1986. - 376 с.
3. Теплотехника. Щукин А. А.. Сушкин И. Н. и др. – М.: Металлургия.
1973.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОЙКОСТИ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Цель работы: ознакомиться с методикой определения термической стойкости огнеупорных материалов, определить эту стойкость для нескольких огнеупорных изделий.
Основные теоретические положения
В процессе работы и остановок металлургических печей в рабочем пространстве наблюдаются большие колебания температур, которые ускоряют износ кладки. Свойство огнеупорных материалов сопротивляться повторным температурным колебаниям не разрушаясь, называется термической стойкостью. Это очень важное свойство, которое необходимо учитывать при подборе огнеупорного материала для кладки различных элементов металлургических печей.
Причиной разрушения огнеупорных материалов вследствие наличия температурных колебаний являются напряжения сдвига в материалах.
Величина напряжения сдвига зависит от толщины тела, коэффициента термического расширения 
и температурного градиента. На величину же температурного градиента влияет коэффициент температуропроводности, который характеризует скорость распространения температуры в материале и определяется комплексом физических величин по формуле:
|
|
|
, (1)
где 
- коэффициент теплопроводности, 
с – теплоемкость, 
- плотность материала, 
Если выразить в 
и с в 
, то получим:
, (2)
Приближенная зависимость для термической устойчивости огнеупорного материала описывается уравнением для случая нагрева огнеупорного изделия
(3)
где 
- максимальное касательное смещение;
а - коэффициент температуропроводности;
- коэффициент термического расширения;
К - коэффициент пропорциональности.
Уравнение термической устойчивости для случая охлаждения огнеупорного изделия
(4)
где - величина максимального удлинения.
Таким образом, термическая устойчивость огнеупорных материалов прямо пропорциональна величине максимально возможной упругой деформации, коэффициенту температуропроводности и обратно пропорциональна коэффициенту термического расширения.
Кроме этих величин, большие влияния на термическую устойчивость огнеупорных изделий оказывают толщина, форма изделий и способ их изготовления.
Сложность непосредственного определения модулей растяжения и сдвига при различных температурах затрудняет широкое использование этих зависимостей для оценки термостойкости огнеупорных изделий. Кроме этого, приводимая выше зависимость термической стойкости от ряда физических свойств не учитывает особенности строения и форму изделия.
При температурах выше 800-1000 °С огнеупорные материалы постепенно приобретают способность к остаточной пластической деформации. Возникающие напряжения при этих температурах могут уравниваться за счет пластических смещений в огнеупорном изделии. Следовательно, колебания степени нагрева в температурной области пластических деформаций не могут вызвать такого разрушения, как в области только упругой деформации, т. е. при низких температурах.
|
|
|
Поэтому из-за сложности и несовершенства расчетного метода определения термостойкости прибегают к непосредственному ее определению по числу водяных теплосмен.
В соответствии с ГОСТ 7875-56 изделие последовательно нагревается до 850 °С и охлаждается в проточной холодной воде до разрушения. По величине таких теплосмен определяют термическую устойчивость
|
|
|
