Temperatura de um material em um forno

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Estou realizando alguns testes para verificar a colocação de um termopar em uma válvula para medir a temperatura da válvula e o material é uma liga X45. Você pode ver a ranhura tomada na válvula e o termopar é inserido na ranhura (a imagem é anexada).

Procedimento:

Ligou o forno de mufla com um ponto de ajuste de 300 graus C
Depois que a temperatura do forno estiver estável a 300 ° C, mantenha a válvula dentro do forno.
Manteve a válvula dentro do forno e deixou-a atingir um equilíbrio.
Levou a válvula para fora após um determinado período de tempo e mediu a temperatura usando um microcontrolador (arduino + MAX6675). Levou cerca de 10 segundos para medir a temperatura e não pude passar os fios dentro do forno, pois não tinha acesso a alta temperatura, suportando cabos para o termopar. Além disso, como a válvula é retirada para medir a temperatura, haverá alguma perda de calor devido à exposição atmosférica.
Após 2 horas deste teste, descobri que a temperatura do material estava em torno de 250 graus C.

Devido à enorme diferença entre o ponto de ajuste e a temperatura do material, eu queria fazer uma pergunta.

NOTA: O termopar e o forno são calibrados.

Minha pergunta é: se um material for colocado em um forno com uma temperatura de ponto de ajuste, a temperatura do material seria a mesma do ponto de ajuste após um certo período de tempo? Meu palpite é que haverá alguma diferença de temperatura, mas como eu não sou engenheiro mecânico, quero esclarecer isso neste maravilhoso fórum.

Obrigado!

Vish

— Vish_evo
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No seu terceiro passo, você disse que "deixa-o alcançar um equilíbrio". Você quer dizer que deixa o forno atingir o equilíbrio ou o material? Se foi o material, como você sabe que está em equilíbrio sem medir sua temperatura?

— precisa saber é o seguinte

Tudo bem, eu não deveria ter usado a palavra equilíbrio. Acabei de colocar o material dentro do forno por um bom tempo. Obrigado pela resposta!

— Vish_evo 9/08

como você sabe que a calibração do forno é boa?

— agentp

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A técnica padrão é soldar um termopar ao trabalho. O tempo para a temperatura depende do forno, tamanho, fonte de calor, ventilador, etc. Um forno sério terá um levantamento (como Mil H 6872) das variações de temperatura disponíveis no fabricante. Se essa é uma pequena mufla típica de laboratório, basta soldar o termopar na válvula que você já sacrificou. Para uma parte tão pequena, você deve observar menos de uma hora.

— ferreiro37
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Obrigado. Mas isso significa que a válvula atingirá a temperatura do ponto de ajuste? O forno é um pequeno forno de laboratório e a própria válvula tem cerca de 96 mm de comprimento e 5 mm de espessura.

— Vish_evo 10/08

Atingirá a temperatura do forno; o controlador pode não ser preciso. Procurei em ligas de válvulas de motor em um texto antigo e não encontrei designações como "X 45", mas várias menções a um assento de 45 graus em X = válvulas de escape.

— blacksmith37

1

Você pode usar a Lei do resfriamento de Newton para modelar o aquecimento e o resfriamento da sua válvula. Você usaria os dados que já coletou para estabelecer o modelo e, em seguida, o modelo para ver quanto tempo leva para a válvula atingir o equilíbrio no forno. Você pode usar o mesmo modelo para estimar o comportamento da temperatura entre o tempo em que você removeu a peça do forno e quando o Arduino conseguiu corrigir o termopar.

$T$ $t$

t (min)   T (C)
5         234
6         222
7         211
8         201
9         191
10        182

$t$ $ln(T)$ $\alpha$

$T_0$ $e$ $e^{5.704}$

Você pode usar a inclinação e a temperatura inicial do ajuste linear combinado com a Lei de Newton para modelar o processo de resfriamento:

T (t) = T_{0} \cdot e^{α t}

$T(t)=T_0\cdot e^{\alpha t}$

$\alpha$

— Carlton
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Outra resposta: peças do tamanho de sua válvula, forno elétrico pequeno (3 pés cúbicos) com circulação forte. As peças aquecidas a 2150 F precisaram de menos de 25 minutos, mas isso incluiu alguns minutos de tempo de imersão (à temperatura, ou seja, praticamente nenhuma diferença temperatura entre as peças e o forno).

— ferreiro37
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