Кто-нибудь знает теплообмен?

← →
Piter © (2005-05-17 10:52) [0]

Извиняюсь, но вот попалась задачка, думаю как решить - ничего не приходит в голову. Может кто поможет...

"Оценить время охлаждения экспериментального образца цилиндрической формы до температуры ванны с жидким азотом, находящимся при атмосферном давлении. В начальный момент времени температура образца комнатная, он распологается горизонтально в объеме жидкого азота. Длина образца 100 мм, диаметр 5 мм, теплоемкость 3 кДж/кг. Принять следующие допущения: температура второго кризиса кипения = 102К; процесс охлаждения может рассматриваться как квазистационарный; средние значения теплофизических свойств азота: теплопроводность пара = 19,2*10^(-3) Вт/(м*К); кинематическая вязкость жидкости = 80*10^(-7) м^2/с; плотность пара = 1,7 кг/м^3; теплота парообразования = 2*10^5 Дж/кг; сила поверхностного натяжения = 8,72*10^(-3) Н/м"

← →
Анонимщик1 (2005-05-17 11:07) [1]

Как, совсем ничего? Даже уравнение теплопроводности?

← →
Piter © (2005-05-17 22:35) [2]

Что уравнение теплопроводности?

← →
palva © (2005-05-17 22:58) [3]

Piter © (17.05.05 10:52) Может здесь вам помогут
http://irodov.nm.ru/cgi-bin/ikonboard/forums.cgi?forum=2

← →
Юрий Зотов © (2005-05-17 23:02) [4]

Ничего так задачка...
:о)

Исходя из того, какие данные определены, теплопроводностью здесь как раз нужно пренебречь. Похоже, речь идет о теплообмене при кипении и вся проблема сводится к определению коээфициента теплоотдачи A. Формул для него уже не помню, нужно смотреть эту главу книжки, а остальное сводится к решение простого диффура:

Cцил * M цил * dTцил/dt = -A * (Tцил - Tаз) * Fцил

правда, непонятно, почему не задана плотность материала образца. Без нее его массу не получишь. Или что-то тут не так, или я уже совсем теплообмен забыл.

Последнее. Теоретически, образец достигнет температуры азота за бесконечное время. Поэтому в задаче не зря сказано - оценить. Для оценок такого рода обычно берут достижение уровеня 0,97.

← →
Piter © (2005-05-18 00:29) [5]

Юрий Зотов © (17.05.05 23:02) [4]
вся проблема сводится к определению коээфициента теплоотдачи

абсолютно верно.

Сначала будет пленочное кипение, с одной зависимостью коэф. теплотдачи от разницы температур, потом пузырьковое, потом конвекция...

Но вот как дальше подобраться...

← →
Piter © (2005-05-18 00:33) [6]

Кстати, написано, что задача квазистационарна. Это означает, что распределение температуры внутри цилинда - константа. То есть, весь цилиндр охлаждается равномерно, профиль температуры - горизонтальная прямая...

← →
Piter © (2005-05-18 18:48) [7]

блин... как же альфу найти...

← →
Чайник © (2005-05-19 00:20) [8]

Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие.-М.:Энергоатомиздат, 1990.-367 .:ил.

или любой другой справочник того же автора…

> температура второго кризиса кипения = 102К.

Второй кризис кипения определяется температурой предельного перегрева жидкости, примыкающей к нагретому телу. Т.е., до тех пор, пока температура тела выше температуры предельного перегрева, жидкость не будет иметь контакт с поверхностью – будет пленочный режим кипения. После охлаждения ниже температуры предельного перегрева – пузырьковый.

Для пленочного режима (горизонтальный цилиндр):

Nu = C*Ar^m*Pr^n, где

Критерий Нуссельта Nu =alfa*D/lambda
Критерий Архимеда Ar = g*D^3*(RoЖ/RoП-1)/nu^2
Критерий Прантля Pr = nu/a

Для Ar < 2*10^7 : C= 0,64; m=1/4; n=1/3
Для Ar > 2*10^7 : C= 0,16; m=1/3; n=1/3

Для пузырькового режима:

Alfa = 0,075*(1+10*(RoП/(RoЖ- RoП))^(2/3)) * (lambda^2/nu/sigma/Ts)^(1/3)*q^(2/3)

>Юрий Зотов © (17.05.05 23:02) [4]
>правда, непонятно, почему не задана плотность материала >образца. Без нее его массу не получишь.

И температура азота в ванне не указана...

← →
AutoModerator (2005-05-19 03:33) [9]

> Чайник © (19.05.05 00:20) [8]

> И температура азота в ванне не указана...
Это номально. Справочная величина.

> Piter

А уравнение придется решать кусочно, в два интервала интегрирования. Один - пузырек, второй - пленка. Но это просто.

← →
Думкин © (2005-05-19 09:55) [10]

> [8] Чайник © (19.05.05 00:20)

Не зема. А Кутателадзе знает. ТОлько уточнение С.С - старший или младший? Сурьезно. Младший С.С. - матьеематик.

AutoModerator (19.05.05 3:33) [9]
Один - пузырек, второй - пленка. Но это просто

один - пузырек
второй - пленка
третий - конвекция

> Piter © (19.05.05 11:30) [11]

И при выборе формул не забыть про сопряжение альфы на границах кусков. Излом допускается, разрыв - нежелателен. Хотя чисто математически допускается и разрыв, но нефизичен он.

> Думкин © (19.05.05 12:33) [13]

Самой альфы (к-ент теплообмена), не ее производной. Должно быть кусочное сопряжение значений.

Там фокус в том, что формул для альфы, как правило, не одна (в смысле, есть выбор) и, как правило, все это - полуэмпирика. Поэтому если выбирать формулы, не сопрягающиеся на границах режимов, то получится не столько физика, сколько математика.

> [14] Юрий Зотов © (19.05.05 12:39)

А, понял. :) А я думал про производные по и по любых параметров. В этом у нас и были иногда трения. Я в ИТ работал, но лаборатория наша - осколок института гидродинамики - математики больше, чем физики. И вот тут мы с физиками и "дружили". Как раз в плане "физичностей". :)

Кто-нибудь знает теплообмен? Найти похожие ветки