Анализ особенностей теплового обмена между телами, сущность теплопроводности и конвекции. Исследование теплообмена. Описание последовательность решения задачи, определение граничных условий. Расчет температурного поля, количества аккумулированной теплоты.
Аннотация к работе
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Теплотехника и теплотехническое оборудование»При этом тепловое воздействие часто оказывается главнейшим технологическим процессом, обеспечивающим превращение исходного сырья в законченный продукт, рациональный выбор режима тепловой обработки определяет и эксплуатационные свойства строительных материалов, и экономические показатели технологии. Разнообразие строительных материалов и методов их производства определяет многообразие форм использования тепла, температурных режимов, времени теплового воздействия на материал, и требует глубокого знания основ тепловых процессов. Строительная физика - совокупность научных дисциплин (разделов прикладной физики), рассматривающих физические явления и процессы, связанные со строительством и эксплуатацией зданий и сооружений, и разрабатывающих методы соответствующих инженерных расчетов [1]. Строительная теплотехника - научная дисциплина, рассматривающая процессы передачи тепла, переноса влаги и проникновения воздуха в здания и конструкции и разрабатывающая инженерные методы расчета этих процессов. В строительной теплотехнике используются данные смежных научных областей (теории тепло-и массообмена, физической химии, термодинамики необратимых процессов и др.), методы моделирования и теории подобия (в частности, для инженерных расчетов переноса тепла и вещества), обеспечивающие достижение практического эффекта при разнообразных внешних условиях в различных соотношениях поверхностей [1].Для облегчения его изучения и упрощения расчетных зависимостей вводится понятие элементарных видов теплообмена - теплопроводности (или кондукции), конвекции и лучистого (радиационного) теплообмена Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передается другому телу при их взаимодействии или передается из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Кроме способа, описанного в предыдущем абзаце, эти материалы также передают теплоту при помощи свободных электронов. При теплопроводности перенос теплоты происходит за счет соударений и диффузии частиц тел. а также квантов упругих колебаний кристаллических решеток - фононов - при макроскопической неподвижности всей массы вещества Процесс теплопроводности может протекать при условии, что в разных точках тела температура неодинакова.Существуют различные методы расчета температур при нагревании влажных тел: аналитический, графоаналитический и метод конечных разностей. температурное поле аккумулированная теплота В практических расчетах для решения инженерных задач нагрева тел при нестационарных условиях наиболее часто используют метод конечных разностей, позволяющий учитывать изменяющиеся во времени граничные условия (ГУ) [3]. Сущность метода конечных разностей заключается в том, что непрерывный процесс теплообмена заменяют скачкообразным как в пространстве так и во времени. При этом дифференциальное уравнения теплопроводности заменяют уравнением в конечных разностях (уравнение Фурье): = а , где а = - коэффициент температуропроводности материала м2/с или м2/ч; При этом уравнение приобретает вид в котором будущая температура в рассматриваемой узловой точке является функцией времени, настоящей температуры в рассматриваемой точке и настоящей температуры в соседних точках в результате получаем замкнутую систему уравнений, решение которых сводится к выполнению простых алгебраических действий.Закрытая система; Толщина панели д=0,30м; Начальная температура панели Т0= 16?С=289 К; Панель согласно заданию делим на 11 слоев с толщиной одного слояРасчет коэффициента температуропроводности по формуле: а = , где: а-коэффициент температуропроводности материала, м2/с; Расчет временного интервала ?? выражаем из формулы (2): =Панель согласно заданию делим на 11 слоев с толщиной одного слоя Определим температуру внутренних слоев в момент времени k 1, где k - предыдущий интервал времени (табл.1): Tn,k 1 = = = 17,4 ?С.Количество аккумулированной теплоты, за первый период, КДЖ/пер: Qпер1 = 2·С·Vcл·?·( -) = 1,1·0,027·1·1·2000·(256,3-176) = = 9538,5(КДЖ/пер) где: Vcл = ·1·1 - объем первого слоя в стенке, м3. Количество аккумулированной теплоты в этом периоде равно: Qпер2 = С·Vcл·?·( -) = 1,1·0,027·2000·(303,4-256,3) = 5597,5(КДЖ/пер);Указаны существующие методы расчета температур при нагревании влажных тел, детально рассмотрен метод конечных разностей, расписаны характерные признаки граничных условий.
План
Содержание
Введение
1. Общие положения теории и описание граничных условий