Поля температуры в телах простой формы
регулярные режимы
Bi = |
|
= |
w |
= |
Терм.сопротивление стенки |
|
|
w |
1 |
|
|
|
|
|
|
Терм. сопротивление конвективного теплообмена |
Регулярные тепловые режимы
Регулярный тепловой режим - нестационарный процесс теплопроводности, когда поле безразмерной температуры остается подобным себе во времени.
Температурное поле в телах разной формы: пластина, цилиндр, шар при охлаждении в среде с постоянной температурой и постоянным коэффициентом теплообмена :
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Fo |
|
q = |
= |
An (Bi) (x, y, z, Bi) e |
− |
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
Fo = |
a |
Bi = |
L |
|
t (x, y, z, )−t f |
|
L2 |
|
q = |
|
|
|
|
|
|
|
w |
(to −t f ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Регулярные тепловые режимы
Две стадии охлаждения тела:
Первая стадия характеризуется влиянием начального распределения температуры в теле, когда скорость изменения температуры в разных точках тела во времени различны (начальный период).
Вторая стадия начинается с момента |
|
|
когда скорость охлаждения не зависит от начальных условий и определяется лишь условиям теплообмена на границе,
физическими свойствами тела, его
геометрией и размерами.
Поле температуры описывается первым членом ряда
Регулярные тепловые режимы
( |
) |
|
ln q = G x , y, z |
− m |
После дифференцирования по времени
Величина m - темп охлаждения,
показывает, что относительная
скорость изменения температуры не зависит ни от времени, ни от координат и является постоянной величиной.
|
|
|
|
|
|
|
(ln q |
|
− ln q |
2 |
) |
m = −tg = |
1 |
|
|
|
( |
|
− |
) |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
Регулярные тепловые режимы
Виды регулярных тепловых режимов:
Экспоненциальный, при граничных условиях III рода,
описываемый соотношением
q = 1(x , y, z) e−m
Линейный, при граничных условиях II рода,
описываемый соотношением
Периодический - температурные волны.
Измерение свойств с помощью регулярных тепловых режимов
Тело с объёмом V, поверхностью F, обладающее высокой теплопроводностью (Bi<0,1) охлаждается в потоке жидкости. Распределение температуры близко к
равномерному
Средний коэффициент теплообмена
|
Ограничения: |
−2 м), Bi <1, |
|
|
|
небольшие тела ( L ~ 10 |
|
|
|
|
|
103 Вт/(м2К) |
|
|
|
|
|
|
|
146 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерение свойств с помощью регулярных тепловых режимов
Температуропроводность
Зная темп регулярного режима
Ограничения:
вещества с низкой теплопроводностью
<0,5 Вт/(м К), Bi>100).
КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В
ОДНОФАЗНЫХ СРЕДАХ
Конвективный тепломассообмен
Виды конвекции
Вынужденная конвекция - движение жидкости
вызывается внешними силами (насос, вентилятор и др.)
Свободная (естественная) конвекция - движение возникает под действием неоднородного поля массовых сил (сила тяжести, центробежная сила и др.)
В рамках феноменологического метода среда рассматривается как непрерывное вещество без какой либо структуры.
Перенос тепла и массы происходит:
не только за счет grad T или grad C, но и совместно с движущейся средой.
Режимы свободной конвекции
1 – ламинарный; 2 – переходной; 3 - турбулентный
