Зависимость охлаждения тела от скорости потока

Сообщение №60865 от malbertn 03 февраля 2010 г. 14:41
Тема: Зависимость охлаждения тела от скорости потока

Добрый день!
Задача встала передо мною. Помогите решить. Есть объект - радиатор 4510х1385х820. Нужна формула зависимости тепловой энерегии, выделяемой радиатором, и скоростью потока воздуха этот радиатор охлаждающий.
Заранее спасибо!


Отклики на это сообщение:

> Добрый день!
> Задача встала передо мною. Помогите решить. Есть объект - радиатор 4510х1385х820. Нужна формула зависимости тепловой энерегии, выделяемой радиатором, и скоростью потока воздуха этот радиатор охлаждающий.
> Заранее спасибо!

В принципе задача решаема, хотя и не просто, но для этого должна быть известна конструкция радиатора: расположение трубок послойно (параллельны, скрещены, сдвинуты в шахматном порядке), форма трубок (круглые, овальные, кол-во трубок, их диаметры (размеры), материал трубок, используемое оребрение и мн. пр.! Даже при наличии всех этих данных расчёт весьма кропотливый и сложный. Может, если он предназначен работать на производстве, то снять необходимую характеристику в нескольких точках по скорости обдува со статическим наполнением, а лучше динамическим, водой - известной температуры и закольцованной через центробежный насосик, со входа на выход радиатора? заправил воду, включил водную циркуляцию и вентиляцию, засёк скорость обдува, циркуляции и время снижения температуры, до второго уровня, и дальше уже проще?


Можно принять следующее: трубка аллюминиевая с внешним диаметром 10 мм и толщиной стенок 1 мм (длина ). В трубке протекает вода. Необходимо выяснить: какая температура и скорость воздуха и какая скорость воды в трубке необходима, чтобы уменьшить температуру вод, к примеру, с +10 до +5 градусов Цельсия.
Буду очень Вам признателен, если подскажите направление решения.


> Можно принять следующее: трубка аллюминиевая с внешним диаметром 10 мм и толщиной стенок 1 мм (длина ). В трубке протекает вода. Необходимо выяснить: какая температура и скорость воздуха и какая скорость воды в трубке необходима, чтобы уменьшить температуру вод, к примеру, с +10 до +5 градусов Цельсия.

Эта задача слишком сложная для расчёта.
Человек, способный дать надёжный ответ, убъёт на это кучу своего рабочего времени. Которое стоит денег.
Либо, если даром, ответ будет очень приблизительный.

Ну и описание условий в виде "радиатор 4510х1385х820" и "трубка аллюминиевая с внешним диаметром 10 мм и толщиной стенок 1 мм (длина)" ничего не даёт.

"Бригада телепатов отвечает на вопросы" -- это не здесь!


> Можно принять следующее: трубка аллюминиевая с внешним диаметром 10 мм и толщиной стенок 1 мм (длина ). В трубке протекает вода. Необходимо выяснить: какая температура и скорость воздуха и какая скорость воды в трубке необходима, чтобы уменьшить температуру вод, к примеру, с +10 до +5 градусов Цельсия.
> Буду очень Вам признателен, если подскажите направление решения.

Необходимо знать направление протекания обдувающего воздуха: поперёк
ли трубки, вдоль ли трубки и если вдоль, то: по направлению течения
воды или противотоком?


> Добрый день!
> Задача встала передо мною. Помогите решить. Есть объект - радиатор 4510х1385х820. Нужна формула зависимости тепловой энерегии, выделяемой радиатором, и скоростью потока воздуха этот радиатор охлаждающий.
> Заранее спасибо!

Как я уже замечал, то расчёт этот весьма сложен и проводится, как правило, по т.н. критериям: Нуссельта - Nu, Рейнольдса - Rt, Прандтля - Pr и Грасгофа - Gr.
Задача может быть решена по технологии баланса критериев внутреннего теплообмена теплоносителя и трубы и внешнего охладителя и трубы, проводится любое решение обязательно с учётом развиваемых, при этом, Re, т.е. - решение диапазонное, т.е. в каждом диапазоне Re<2300, Re=2300...10000, Re>10000 и для каждого диапазона своё уравнение решения. Т.е. расчёты громоздки необычайно, под силу только специалисту и легче смоделировать в натуре, а других в науке пока и нет!


> > Можно принять следующее: трубка аллюминиевая с внешним диаметром 10 мм и толщиной стенок 1 мм (длина ). В трубке протекает вода. Необходимо выяснить: какая температура и скорость воздуха и какая скорость воды в трубке необходима, чтобы уменьшить температуру вод, к примеру, с +10 до +5 градусов Цельсия.

> Эта задача слишком сложная для расчёта.
> Человек, способный дать надёжный ответ, убъёт на это кучу своего рабочего времени. Которое стоит денег.
> Либо, если даром, ответ будет очень приблизительный.

Производители пассивных радиаторов (металлических профилей) дают такой справочный параметр, как тепловое сопротивление, для каждой модели радиатора. Естественно, оговаривая условия, для которых это значение действительно. Никаких расчетных формул, общих хотя бы для сходных моделей, они не приводят - по причине, указанной Xan'ом.

Если же речь идет о радиаторах с активным охлаждением - будь-то вентиляторы или тепловые трубки и т.п., то тут ситуация еще более показательна: используя know-how, люди делают очень большие деньги, часть которых они инвестируют в серьезные теоретические и экспериментальные исследования. И не всегда новые модели изделий оказываются лучше - очень часто они являются лишь плодом деятельности маркетологов, а не теоретиков и инженеров.

Вывод: грубые формулы можно найти, но они вряд ли имеют практическую ценность. Отталкиваясь от них, можно пройти путь, который уже прошли производители радиаторов, и - может быть - получить практические результаты. А может быть, и не получить...


> Добрый день!
> Задача встала передо мною. Помогите решить. Есть объект - радиатор 4510х1385х820. Нужна формула зависимости тепловой энерегии, выделяемой радиатором, и скоростью потока воздуха этот радиатор охлаждающий.
> Заранее спасибо!

Здраствуйте.
Задача может решаться сложно. как предлагает предыдущий эксперт. Но интуитивно видно. что зависимости теплообмена и скорости в идеальных условиях (100% соприкосновения воздуха и охлаждаемой поверхности) нет. Могу предложить простейшую формулу при допущении что температуры постояны Т1- воздух, а радиатор Т2: с2*М2*(Т2-Т1) = М*(т-т1), где с2- теплоемкость Al. кажется около 0,2 кал/гр.г. М2 - масса радиатора, м- масса теплоносителя. т и т1 - его температура. Конечно есть теплорое рассеяние на излучение, еще ряд факторов и в первую очередь динамика воздушного потока (не 100% соприкосновения) но это мелочи процентов 10.


> > Добрый день!
> > Задача встала передо мною. Помогите решить. Есть объект - радиатор 4510х1385х820. Нужна формула зависимости тепловой энерегии, выделяемой радиатором, и скоростью потока воздуха этот радиатор охлаждающий.
> > Заранее спасибо!

> Здраствуйте.
> Задача может решаться сложно. как предлагает предыдущий эксперт. Но интуитивно видно. что зависимости теплообмена и скорости в идеальных условиях (100% соприкосновения воздуха и охлаждаемой поверхности) нет. Могу предложить простейшую формулу при допущении что температуры постояны Т1- воздух, а радиатор Т2: с2*М2*(Т2-Т1) = М*(т-т1), где с2- теплоемкость Al. кажется около 0,2 кал/гр.г. М2 - масса радиатора, м- масса теплоносителя. т и т1 - его температура. Конечно есть теплорое рассеяние на излучение, еще ряд факторов и в первую очередь динамика воздушного потока (не 100% соприкосновения) но это мелочи процентов 10.

Можно, а так часто и делают, существенно упрощать условия задачи, но беда всего этого, что эти и подобные задачи уже решаются в процессах и аппаратах хим. и др. производств и великие учёные не раз на них зубы ломали. Проблема в том, что всё и от всего в этих задачах зависит, ну, казалось бы спутно или противотоком там текут потоки - это понятно, что тут разные условия теплообмена, но...там играет существенную роль и положение в пространстве, этой треклятой трубки и мн. другое, о чём несведующий и не догадывается, потому такой расчёт, да и ещё по набору разных ур-й, в функции диапазонов числа Re становится очень обременительным, что уже и начинаешь сомневаться в возможности таких расчётов. И потому, в конце концов, рекомендуют больше моделировать и считать, моделировать и считать, и напрямую признаются, что зачастую, достоверно наука не имеет метода надёжного расчёта или расчёта вообще! Итак...моделировать - методом научного втыка!


> Добрый день!
> Задача встала передо мною. Помогите решить. Есть объект - радиатор 4510х1385х820. Нужна формула зависимости тепловой энерегии, выделяемой радиатором, и скоростью потока воздуха этот радиатор охлаждающий.
> Заранее спасибо!

Вы предложили идеальные условия с одной трудкой и достаточным током газа для ее охлаждения. При радиаторе. как, например автомобильном, распределение тепла неравномерно и зависит от нелинейных параметров (вязкость тосола, неравномерность нагревания по площади и др.) Эксперементально можно взять примерную формулу нагрева радиатора по площади или даже по линейному размеру (сверху вниз) и проинтегрировать предложенную формулу. Конечно это в большей степени подгонка решения под ответ, но работает обычно хорошо.


Всем спасибо за ответы!


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100