![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Нестационарные процессы теплопроводности
Это такие процессы теплопроводности, когда поле температуры в теле изменяется не только в пространстве, но и во времени. Они имеют место при нагревании и охлаждении заготовок, пуске и остановке различных теплообменных устройств и т.д. Среди практических задач нестационарной теплопроводности важнейшее значение имеют две группы процессов: 1. тело стремится к тепловому равновесию; 2. температура тела претерпевает периодические изменения. К первой группе относятся процессы нагрева или охлаждения тел, помещенных в среду с заданным тепловым состоянием. Например: тело внесено в среду с более высокой температурой. Сразу же между телом и средой возникает процесс теплообмена, тело начинает прогреваться, его температура повышается (рис. 1.7). Ко второй группе относятся процессы в периодически действующих подогревателях, например, тепловой процесс регенераторов, насадка которых периодически то нагревается дымовыми газами, то охлаждается. Рис. 1.7. Распределение температур в теле Количество передаваемой теплоты при нестационарном режиме во времени также непостоянно. По мере прогрева тела количество воспринимаемой теплоты сначала увеличивается, достигает максимума, затем, уменьшается и в пределе при тепловом равновесии становится равным нулю. Площадь, заключенная между осью абсцисс и кривой В аппаратах, работающих в стационарном режиме, нестационарное тепловое состояние возникает лишь при пуске и остановке, а также при изменении тепловой нагрузки и поэтому носит временный характер. Так как скорость изменения теплосодержания прямо пропорциональна способности материала проводить теплоту, т.е. коэффициенту Анализ полученных решений для тел различной геометрической формы показывает, что все они имеют одинаковую структуру, т.е. представляют собой сумму бесконечного ряда, члены которого расположены по быстро убывающим экспоненциальным функциям. Например, для бесконечной (безграничной) пластины при охлаждении ее в среде с постоянной температурой
где Тогда можно записать:
Специфика геометрической формы учитывается различным видом множителей При малых значениях С увеличением времени
Тогда Следовательно, натуральный логарифм избыточной температуры для всех точек тела изменяется во времени по линейному закону. Эту стадию называют регулярным режимом. После дифференцирование обеих частей уравнения (1.58) по времени получим:
В левой части уравнения (1.59) стоит выражение для относительной скорости изменения температуры, и оно равняется постоянной величине Итак, регулярный режим охлаждения (нагревания) тел характеризуется тем, что изменение температурного поля во времени описываться простой экспонентой и относительная скорость охлаждения
|