Презентация Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 39 слайдов. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:39 слайдов
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:288.54 kB
- Просмотров:74
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: ТЕПЛОМАССООБМЕН
Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме
2016 год
№2 слайд
Содержание 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.
№3 слайд
Содержание слайда: 1. Основные положения
№4 слайд
Содержание 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.
№5 слайд
Содержание 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.
№6 слайд
Содержание 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.
№7 слайд
Содержание 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.
№8 слайд
Содержание 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:
№9 слайд
Содержание 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.
№10 слайд
Содержание 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.
№11 слайд
Содержание слайда: Искомая функция в виде безразмерной температуры
может быть представлена следующим уравнением:
ϑ – избыточная температура тела, т.е. температура отсчитанная от температуры окружающей среды
№12 слайд
Содержание слайда: 2. Нестационарная теплопроводность. Описание процесса
№13 слайд
Содержание 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.
№14 слайд
Содержание 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.
№15 слайд
Содержание 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.
№16 слайд
Содержание слайда:
№17 слайд
Содержание 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.
№18 слайд
Содержание слайда: Рассмотрим процесс теплопередачи через стенку.
Рассмотрим процесс теплопередачи через стенку.
№19 слайд
Содержание 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.
№20 слайд
Содержание 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.
№21 слайд
Содержание 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.
№22 слайд
Содержание 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.
№23 слайд
Содержание 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.
№24 слайд
Содержание слайда: 3. Нагрев тел с равномерным температурным полем
№25 слайд
Содержание 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).
№26 слайд
Содержание 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:
№27 слайд
Содержание слайда: Уравнение (3) проинтегрируем:
Получаем:
Уравнение (5*) позволяет определить время τ, за которое тело нагреется от начальной температуры tнач до конечной t.
№28 слайд
Содержание 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:
№29 слайд
Содержание 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:
№30 слайд
Содержание 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:
№31 слайд
Содержание 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.
№32 слайд
Содержание слайда: 4. Неограниченная пластина
№33 слайд
Содержание 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.
№34 слайд
Содержание слайда: Коэффициент температуропроводности а определяется по уравнению:
Коэффициент температуропроводности а определяется по уравнению:
Пластина не ограничена по высоте и ширине.
Дифференциальное уравнение примет вид:
№35 слайд
Содержание 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
№36 слайд
Содержание 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.
№37 слайд
Содержание 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
№38 слайд
Содержание 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.
№39 слайд
Содержание 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.
Скачать все slide презентации Теплопроводность при нестационарном тепловом режиме одним архивом:
