Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №1

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №2

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №3

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №4

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №5

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №6

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №7

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №8

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №9

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №10

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №11

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №12

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №13

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №14

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №15

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №16

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №17

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №18

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №19

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №20

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №21

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №22

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №23

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №24

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №25

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №26

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №27

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №28

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №29

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №30

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №31

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №32

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №33

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №34

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №35

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №36

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №37

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №38

Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме, слайд №39

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме. Доклад-сообщение содержит 39 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

ТЕПЛОМАССООБМЕН Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме 2016 год

Слайд 2

Описание слайда:

План 1. Основные положения. 2. Нестационарная теплопроводность. Описание процесса. 3. Нагрев тел с равномерным температурным полем. 4. Нагрев тел с неравномерным температурным полем. Применение теории подобия для исследования задач нестационарной теплопроводности.

Слайд 3

Описание слайда:

1. Основные положения

Слайд 4

Описание слайда:

Передачу теплоты при нестационарном режиме можно определить, если найти закон изменения температурного поля и теплового потока во времени и в пространстве: Передачу теплоты при нестационарном режиме можно определить, если найти закон изменения температурного поля и теплового потока во времени и в пространстве: и где x, y, z – координаты точки; τ – время.

Слайд 5

Описание слайда:

Указанные зависимости могут быть найдены из решения дифференциального уравнения теплопроводности Фурье: Указанные зависимости могут быть найдены из решения дифференциального уравнения теплопроводности Фурье: (1) При решении уравнения (1) необходимо знать граничные условия и начальное распределение температуры в теле.

Слайд 6

Описание слайда:

Граничные условия задаются уравнением Граничные условия задаются уравнением где – градиент температуры на поверхности; α – коэффициент теплоотдачи между средой и поверхностью твердого тела; λст – теплопроводность стенки; tпов – температура поверхности стенки; tсреды – температура окружающей среды. Физические величины λ, с, ρ считаются постоянными.

Слайд 7

Описание слайда:

Температура рассматриваемого тела в начальный момент времени τ = 0 и распределена равномерно, т.е. t0=const. Температура рассматриваемого тела в начальный момент времени τ = 0 и распределена равномерно, т.е. t0=const. Решение уравнений (1) и (2) с учетом граничных и временных условий дает уравнение температурного поля вида Из уравнения (3) показывает, что температура зависит от большого числа переменных и постоянных параметров. Решение уравнения (3) представляет собой очень сложную математическую задачу.

Слайд 8

Описание слайда:

Анализ уравнения (3) показывает, что переменные можно сгруппировать в три безразмерных комплекса: Анализ уравнения (3) показывает, что переменные можно сгруппировать в три безразмерных комплекса:

Слайд 9

Описание слайда:

Число Био (критерий Био) где l – характерный размер тела (м); λ – коэффициент теплопроводности твердого тела; α – коэффициент теплоотдачи между средой и поверхностью твердого тела. Критерий Био характеризует соотношение между внутренним и внешним термическими сопротивлениями. – внутреннее термическое сопротивление; – внешнее термическое сопротивление.

Слайд 10

Описание слайда:

Число Фурье (критерий Фурье) где l – характерный размер тела (м); a – температурапроводность; τ – время. Критерий Фурье характеризует связь между скоростью изменения температурного поля, физическими константами и размерами тела.

Слайд 11

Описание слайда:

Искомая функция в виде безразмерной температуры может быть представлена следующим уравнением: ϑ – избыточная температура тела, т.е. температура отсчитанная от температуры окружающей среды

Слайд 12

Описание слайда:

2. Нестационарная теплопроводность. Описание процесса

Слайд 13

Описание слайда:

Тело внесли в среду с более высокой температурой Тело внесли в среду с более высокой температурой Сразу возникает процесс теплообмена между средой и телом. Тело начинает прогреваться. Сначала нагреваются поверхностные слои, постепенно процесс прогрева распространяется в глубь тела.

Слайд 14

Описание слайда:

Тело внесли в среду с более высокой температурой. Тело внесли в среду с более высокой температурой. О характере изменения температуры тела за время прогрева дают представление кривые на рисунке а. tс – температура на поверхности тела; tо – температура в центре тела; tж – температура окружающей среды.

Слайд 15

Описание слайда:

При нестационарном процессе интенсивность подвода теплоты также не постоянна во времени. При нестационарном процессе интенсивность подвода теплоты также не постоянна во времени. О характере изменения подвода теплоты дает представление кривая на рисунке б. По мере прогрева тела интенсивность передачи теплоты постепенно уменьшается и в пределе становится равной нулю.

Слайд 16

Описание слайда:

Слайд 17

Описание слайда:

Рассмотрим процесс теплопередачи через стенку. Рассмотрим процесс теплопередачи через стенку. Вначале процесс был стационарным. Температура горячей среды t’ж1, холодной – t’ж2, температуры поверхностей стенки t’с1 и t’с2 (рисунок в). Если изменить режим теплопередачи, например, сразу резко повысить температуру горячей среды до t”ж1, то на некоторое время процесс становится нестационарным.

Слайд 18

Описание слайда:

Рассмотрим процесс теплопередачи через стенку. Рассмотрим процесс теплопередачи через стенку.

Слайд 19

Описание слайда:

Изменение во времени t’с1 и t’с2 представлено на рисунке г. Изменение во времени t’с1 и t’с2 представлено на рисунке г. О характере изменения количества передаваемой теплоты для рассматриваемого случая дают представление кривые на рисунке д. Q’ и Q” – тепловые потоки при стационарных режимах, Q1 и Q2 – тепловые потоки через горячую и холодную поверхности стенки при нестационарном режиме.

Слайд 20

Описание слайда:

Q’ и Q” – тепловые потоки при стационарных режимах, Q’ и Q” – тепловые потоки при стационарных режимах, Q1 и Q2 – тепловые потоки через горячую и холодную поверхности стенки при нестационарном режиме.

Слайд 21

Описание слайда:

Нестационарный тепловой процесс связан с изменением энергии тела и им обуславливается. Нестационарный тепловой процесс связан с изменением энергии тела и им обуславливается. Скорость изменения энергии (энтальпии) тела прямо пропорциональна способности материала проводить теплоту (т.е. коэффициенту теплопроводности λ) и обратно пропорциональна его аккумулирующей способности (сρ). В целом скорость теплового процесса при нестационарном режиме определяется коэффициентом температуропроводности.

Слайд 22

Описание слайда:

Рассмотренный характер изменения температуры и количества переданной теплоты справедлив лишь для твердых тел. Рассмотренный характер изменения температуры и количества переданной теплоты справедлив лишь для твердых тел. При нагреве жидких и газообразных тел в общем случае неизбежно возникает конвекция, которая способствует выравниванию температуры. В этих случаях можно говорить об изменении во времени лишь средней температуры жидкости.

Слайд 23

Описание слайда:

Решить задачу нестационарной теплопроводности – это значит найти зависимости изменения температуры и количества переданной теплоты во времени для любой точки тела. Решить задачу нестационарной теплопроводности – это значит найти зависимости изменения температуры и количества переданной теплоты во времени для любой точки тела. Такие зависимости получаются путем решения дифференциального уравнения теплопроводности.

Слайд 24

Описание слайда:

3. Нагрев тел с равномерным температурным полем

Слайд 25

Описание слайда:

А) Тепло на поверхность передается конвекцией Количество теплоты переданное от среды к поверхности тела конвекцией найдем используя закон Ньютона – Рихмана dτ – промежуток времени в течении которого передается теплота; t – температура тела (стенки).

Слайд 26

Описание слайда:

Теплота воспринимаемая телом: Теплота воспринимаемая телом: где M – масса тела; с – удельная теплоемкость тела; dt – изменение температуры тела. В уравнениях (1) и (2) левые части равны, следовательно равны и правые части. Приравняем их:

Слайд 27

Описание слайда:

Уравнение (3) проинтегрируем: Получаем: Уравнение (5*) позволяет определить время τ, за которое тело нагреется от начальной температуры tнач до конечной t.

Слайд 28

Описание слайда:

Температуру тела t, до которой оно будет нагрето за время τ, можно определить из формулы: Температуру тела t, до которой оно будет нагрето за время τ, можно определить из формулы: После преобразований получаем следующее выражение:

Слайд 29

Описание слайда:

Б) Тепло на поверхность передается излучением Количество теплоты переданное от среды к поверхности тела излучением найдем используя закон Стефана - Больцмана где σпр – приведенный коэффициент излучения. Теплота воспринимаемая телом:

Слайд 30

Описание слайда:

В уравнениях (1) и (2) левые части равны, следовательно равны и правые части. Приравняем их: В уравнениях (1) и (2) левые части равны, следовательно равны и правые части. Приравняем их: Уравнение (3) проинтегрируем:

Слайд 31

Описание слайда:

При лучистой теплоотдаче на поверхность тела продолжительность нагрева определяется по формуле: При лучистой теплоотдаче на поверхность тела продолжительность нагрева определяется по формуле: Формулы (5*) и (4а) показывают, что время нагрева тонкого тела прямо пропорционально его массе и теплоемкости и обратно пропорционально величине тепловоспринимающей поверхности и интенсивности передачи тепла к ней. Скорость нагрева тонкого тела зависит только от условий подвода к нему тепла.

Слайд 32

Описание слайда:

4. Неограниченная пластина

Слайд 33

Описание слайда:

В начальный момент времени τ = 0 пластина: В начальный момент времени τ = 0 пластина: имеет во всех своих точках постоянную температуру t0; избыточная температура ϑ1 = t0 – tо. ср.; будет постоянной для всех точек тела. Заданы: коэффициент теплопроводности λст; плотность тела ρ; удельная теплоемкость тела с. Все эти величины постоянны.

Слайд 34

Описание слайда:

Коэффициент температуропроводности а определяется по уравнению: Коэффициент температуропроводности а определяется по уравнению: Пластина не ограничена по высоте и ширине. Дифференциальное уравнение примет вид:

Слайд 35

Описание слайда:

Граничное условие при x = ± δ Граничное условие при x = ± δ И начальное условие при τ = 0 Температуры поверхности стенки и в ее средней плоскости сечения определяются из соотношения

Слайд 36

Описание слайда:

Безразмерная координата x/l в средней плоскости и на поверхности пластины становится постоянной величиной Безразмерная координата x/l в средней плоскости и на поверхности пластины становится постоянной величиной при x = 0 x/l = 0; при x = δ x/l = 1; и поэтому отсутствует в уравнении (1). Для средней плоскости надо заменить tст на температуру в середине tцентр.

Слайд 37

Описание слайда:

Количество теплоты, отдаваемой пластиной в окружающую среду за время τ, должно быть равным изменению внутренней энергии тела за период полного его охлаждения (нагревания). Количество теплоты, отдаваемой пластиной в окружающую среду за время τ, должно быть равным изменению внутренней энергии тела за период полного его охлаждения (нагревания). Начальная внутренняя энергия пластины, отсчитанная от внутренней энергии при температуре среды tо. ср., окружающей стену, как от нуля, равна

Слайд 38

Описание слайда:

Количество теплоты, выделяющейся при охлаждении пластины, определяется также безразмерными числами Bi и Fo: Количество теплоты, выделяющейся при охлаждении пластины, определяется также безразмерными числами Bi и Fo: где Qτ – количество теплоты, переданное в окружающую среду за время τ; tср. ст – средняя температура стенки по истечению промежутка времени τ.

Слайд 39

Описание слайда:

Зависимости (1), (2) и (4) даются в виде графиков (номограммы Будрина) или в виде таблиц. Зависимости (1), (2) и (4) даются в виде графиков (номограммы Будрина) или в виде таблиц. Таблицы позволяют решать задачи с большей точностью. Сначала вычисляются числа Bi и Fo. Затем определяют Поскольку t0 – tо. ср. и начальное теплосодержание известны, то легко вычисляются tст, tц и Qτ.