На тепловые явления в технологических системах

1. Подача СОЖ в зону резания свободно падающей струей жидкости

2. Струйно-напорная в подаче СОЖ в зону резания

3. Подача СОЖ в зону резания в распыленном состоянии

Подача СОЖ в зону резания свободно падающей струей жидкости

При обработке лезвийным инструментом наиболее распространены следующие способы подачи СОЖ: свободным полив падающей струей жидкости и струйно-напорная подача СОЖ. Для охлаждения инструмента преимущественно используются СОЖ на основе водных растворов, имеющих теплофизические свойства, близкие к свойствам воды.

Подача СОЖ в зону резания свободным поливом падающей струей жидкости является самым простым и наиболее распространенным способом, при котором струя направляется как на стружку, так и на инструмент.

При подаче водных растворов свободным поливом, схема которого представлена на рис.8.1, для определения коэффициента теплоотдачи используется критериальное уравнение (7.10) с соответствующими значениями коэффициентов:

(8.1)

где Nu_О – критерий Нуссельта; Re_О - критерий Рейнольдса; Pr_O – критерий Прандтля

Из этого уравнения определяется коэффициент теплоотдачи:

. (8.2)

В этом случае характерный размер l определяется как эквивалентный диаметр:

, (8.3)

где F– площадь поперечного сечения тела, P - полный смоченный периметр этого сечения, В, Н – размеры инструмента.

В связи с тем, что при резании на поверхностях лезвия инструмента в процессе механообработки возникают значительно более высокие температуры, чем 100°С, необходимо учитывать особенности теплообмена при изменении агрегатного состояния жидкости – кипении. В диапазоне температур до 120°С наблюдается пузырьковый режим кипения с максимально возможным образованием и отрывом пузырьков пара от нагретой поверхности, с коэффициентом теплоотдачиa_{к пуз}, равным:

. (8.4)

При более высокой температуре пузырьковый режим кипения переходит в пленочный, при котором пленка пара увеличивает термическое сопротивление, коэффициент теплоотдачи a_{к пл} снижается:

. (8.5)

При температуре свыше 235°С коэффициент теплоотдачи практически не изменяется: a_к »3×10³.

Движение жидкости по отношению к нагретому инструменту вносит изменения в процесс кипения. Движущаяся жидкость срывает паровые пузырьки с поверхности тела и ослабляет процесс пузырькового кипения, а также разрушает паровую пленку. Приведенный коэффициент теплоотдачи a_пр, учитывающий совместное влияние кипения и конвективного теплообмена при определяется следующим образом:

, (8.6)

где a_к и a - независимо рассчитанные коэффициенты теплоотдачи при кипении и при конвективном теплообмене (при ).