3 (56), 2010 138 / The results of mathematical modeling of the cylindri- cal ingots heating processes in three-dimensional erection are given. This offers interest at carrying out of investiga- tions on choice of technology of high-performance heating in thermal furnaces of machine-building production. В. И. ТИМОШПОЛЬСКИЙ, И. А. ТРУСОВА, Д. В. МенДеЛеВ, БнТУ УДК 669.04 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТРУЙНОГО НАГРЕВА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК В КАМЕРНОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ Математическая модель теплообмена в камер- ной нагревательной печи сводится к математиче- ской формулировке сопряженного теплообмена между дымовыми газами, футеровкой печи и на- греваемым металлом. В работе [1] приведена мате- матическая модель нагрева цилиндрических заго- товок в нагревательной печи камерного типа в дву- мерной постановке. В данной статье в продолжение ранее выпол- ненных исследований приведены результаты мате- матического моделирования процессов нагрева цилиндрических заготовок в трехмерной поста- новке. Геометрические размеры рабочего про- странства печи соответствуют камерной нагрева- тельной печи ПВП-1 ГНУ «Институт тепло- и мас- сообмена им. А. В. Лыкова НАН Беларуси» [2]. При моделировании был выбран режим, при кото- ром работают только две скоростные короткофа- кельные горелки BIC 140. В качестве нагреваемых заготовок использовали три стальные заготовки (марка стали 35) диаметром 150 мм и длиной 730 мм. Заготовки размещаются на выкатном поду и поме- щаются в заранее прогретую печь до 1000 °С (вре- мя выхода на рабочий режим – 10 мин). Темпера- тура печи остается неизменной на протяжении всего времени нагрева. Особенностью данной модели является то, что при моделировании использована конструкция щелевого пода с каналами, через которые дымовые газы с помощью дутьевого дымососа отводятся в рекуператор, установленный ниже уровня нижней точки печи. Дымовые газы под тягой дутьевого Рис. 1. Общий вид модели камерной нагревательной печи 3 (56), 2010 / 139 а б в г д е Рис. 2. Распределение скоростей дымовых газов на поверхности цилиндрических заготовок: а – верхняя цилиндрическая поверхность (выше уровня оси цилиндра); б – нижняя цилиндрическая поверхность (ниже уровня оси цилиндра); в – ци- линдрические поверхности всех заготовок; г – левая цилиндрическая поверхность левой заготовки (левее оси цилиндра); д – правая цилиндрическая поверхность левой заготовки (правее оси цилиндра); е – левая цилиндрическая поверхность центральной заготовки (левее оси цилиндра) 3 (56), 2010 140 / дымососа омывают цилиндрическую поверхность заготовок и участвуют с ними в конвективном те- плообмене. Общий вид камерной печи и нагреваемых ци- линдрических заготовок показан на рис. 1. На рис. 2 приведено распределение скоростей дымовых газов на поверхности заготовок в раз- личных проекциях. При наличии всех проекций скоростей дымо- вых газов во всех точках поверхностей заготовок представляется возможным подобрать граничные условия конвективного нагрева для каждой заго- товки. На рис. 3 в качестве примера дано темпера- турное поле одной из заготовок при конвективном нагреве в течение 30 мин. Анализ полученных результатов математиче- ского моделирования позволяет отметить следую- щее. Результаты математического моделирования адек ватно соответствуют экспериментальным ис- следованиям, которые проводились в ГНУ «Ин- ститут тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова НАН Беларуси» на печи ПВП-1. Получение численных результатов разработан- ной модели при различных вариантах установки горелок, размещения заготовок на поду и т. д. представляет интерес при проведении исследова- ний по выбору технологии энергоэффективного нагрева заготовок в термических печах машино- строительного производства. Рис. 3. Температурное поле цилиндрической заготовки Литература 1. Т и м о ш п о л ь с к и й В. И., Т р у с о в а И. А., М е н д е л е в Д. В., Р а т н и к о в П. Э. Математическое моделиро- вание процесса теплообмена в камерной нагревательной печи // Литье и металлургия. 2009. № 3. С. 317–320. 2. Расчет и конструирование современных газопламенных установок для нагрева и термообработки металла / В. И. Тимош- польский, А. П. Несенчук, И. А. Трусова и др. // Изв. вузов и энерг. объедин. СНГ. Энергетика. 2008. № 4. С. 34–43.