Конвективний теплообмін
1. Нестаціонарна теплопровідність
Процеси теплопровідності, коли поле температури всередині тіла змінюється не тільки в просторі, але і в часі, називають нестаціонарними. Вони мають місце при нагріванні (охолодженні) різних заготовок і виробів, виробництві скла, випалюванні цегли, пуск та останове різних теплообмінних пристроїв, енергетичних агрегатів і т. д.
Серед практичних задач нестаціонарної теплопровідності найважливіше значення мають дві групи процесів: а) тіло прагне до теплового рівноваги, б) температура тіла зазнає періодичні зміни.
До першої групи відносяться процеси прогрівання або охолодження тіл, поміщених в середу з заданим тепловим станом, наприклад, прогрів металевих заготовок в печі, охолодження гартує деталі і т. п.
В
До другої групи відносяться процеси в періодично діючих подогревателях, наприклад теплової процес регенераторів, насадка яких то нагрівається димовими газами, то охолоджується повітрям.
На рис. 1.1 показаний характер кривих, отриманих при нагріванні однорідного твердого тіла в середовищі з постійною температурою tж. По мірі нагріву температура в кожній точці асимптотично наближається до температури гріючого середовища. p align="justify"> Найбільш швидко змінюється температура точок, що лежать поблизу поверхні тіла. Із збільшенням часу прогріву ця різниця буде зменшуватися і теоретично через досить великий відрізок часу вона дорівнюватиме нулю. br/>
1.1 Аналітичний опис процесу
В В
Якщо дана пластина товщиною і товщина її мала в порівнянні з довжиною і шириною, то таку пластину зазвичай вважають необмеженою.
Зміна температури відбувається тільки в одному напрямку х, у двох інших напрямках температура не змінюється, отже, у просторі задача є одномірної. Охолодження відбувається в середовищі з постійною температурою tж = const. На обох поверхнях відвід теплоти здійснюється при постійному в часі коефіцієнті тепловіддачі, який однаковий для всіх точок поверхні пластини. p align="justify"> Аналітичний опис процесу нестаціонарної теплопровідності включає в себе диференціальне рівняння та умови однозначності.
Диференціальне рівняння теплопровідності при відсутності внутрішніх джерел теплоти для тривимірної задачі має вигляд
. (1.1)
Умови однозначності задаються у вигляді:
форми і геометричних розмірів тіла;
фізичних параметрів ? , з, r , а;
- початкових умов, тобто тем...
