确定食物的加热时间

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：确定加热时间的基本原则是在规定的加热温度下，所选的加热时间应足以保证热处理质量。这样的区分是由实际加热过程中这三部分时间的含义及其规律各不相同而确定的。表1-2几何因素(V/S)与工件形状的关系由式可以看出，薄件加热所需要的时间不仅与工件的形状尺寸因素(V/S)有关，而且与材料本身的性质、加热介质的种类及特性以及入炉时炉温等因素有关。表1-3为不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数。

确定加热时间的基本原则是在规定的加热温度下，所选的加热时间应足以保证热处理质量。

工件的加热时间(τ加)应当是工件升温时间(τ升)、透热时间(τ透)与保温时间(τ保)的总和，即

其中，升温时间是指工件入炉后表面达到炉内温度的时间，透热时间是指工件内部与表面都达到炉内温度的时间，保温时间是指为了达到热处理工艺要求而恒温保持的时间。这样的区分是由实际加热过程中这三部分时间的含义及其规律各不相同而确定的。升温时间主要取决于加热炉或加热装置的热功率、加热制度、加热介质以及装炉量；透热时间主要取决于被加热工件的形状、体积、截面尺寸，以及工件材料本身的导热性能，同时还与炉温的高低有关；保温时间主要取决于热处理工艺制度的要求，如是否需要得到成分均匀的固溶体，是否需要在保温过程中完成某些相变、碳化物的溶解或析出，是否需要成分相对均匀化等。如正火、淬火热处理工艺中的加热工序，由于奥氏体化的速度较快，普通的碳钢加热时珠光体向奥氏体转变只需要1min左右，合金钢的转变可能需要几分钟，但是合金碳化物的溶解较为滞后。一般来说，工件透热后相变过程基本上能够较快完成，因此不需要很长的保温时间。对于扩散退火、预防白点退火和淬火后的回火等热处理工艺，需要较长的时间完成转变，保温时间对完成热处理工艺目的作用较大，因此，确保足够的保温时间是很重要的。

应当指出，对于实际生产中的热处理，经常以控温仪表指示达到设定温度来开始计算实际加热时间，这是由于实际测定工件表面是否达到炉温温度有一定的不便，因而，常采用经验加热系数方法来估算总加热时间。为了更加准确地控制工件热处理加热过程，应当通过合理地放置炉内的测温元件，采用合理的装炉量和装炉位置来减小仪表指示温度与工件表面实际温度之间的差距。

热处理工件的升温和透热，时间可以具体计算，现对其进行简单讨论。

根据传热学的原理，可将热处理的工件按截面尺寸分为两类：一类是薄件，工件的厚度与加热时间呈线性比例关系；另一类是厚件，当截面尺寸达到一定尺寸时，工件厚度与加热时间不呈线性比例关系。

对薄件加热来说，在单位时间dτ内传给工件表面的热量dQ可用下式表达

式中 k——介质到工件的传热系数，W/(m2·℃)；

S——工件表面积，m2；

T介——介质温度，℃；

T表——工件表面温度，℃。

若在薄件中，工件温度以表面温度表示，即T表＝T工，热量dQ引起工件温度升高了dT，则

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式中 K＝k·

c——钢的比热容；

γ——钢的密度；

V——工件体积。

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当τ＝0时，工件温度等于工件的起始温度，则lnc＝In(T介-T始)。将它代入式(1-13)，得到

由式(1-14)可以看出，薄件加热所需要的时间不仅与工件的形状尺寸因素(V/S)有关，而且与材料本身的性质、加热介质的种类及特性以及入炉时炉温等因素有关。

几何因素(V/S)与工件形状的关系见表1-2。

表1-2　几何因素(V/S)与工件形状的关系

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注：W—几何因素；D—外径；D1—周径(多角形内切圆周直径)；B—正方体棱柱高及板厚；d—内径；L—长度；a—板厚。

工件本身的几何形状、工件表面积与其体积之比以及工件材料的物理性质(C、λ、γ等)直接影响工件内部的热量传递及温度场。表1-3为不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数。该表表明不同形状和尺寸的同种材料制成的工件，当其特征尺寸s与形状系数p的乘积相等时，则以同种方式加热时，其加热时间也相等。当求得一种形状和尺寸的工件的加热时间时，利用此关系可求得另一种尺寸和形状的工件的加热时间。

表1-3　不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数

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通常，只有大件或装炉量很大时，加热时间才分别计算透热时间和保温时间。对中小件，基本可以做到心部和表面同步升温，故一般不必分开计算。一般只计算炉温到温后至工件透烧的时间，按有效厚度H(mm)计算。有效厚度是指工件在加热条件下，在最快加热方向上的截面厚度，如圆柱体H＝D(直径)、圆盘H＝h(厚度)。按有效厚度H计算加热时间的经验公式如下