![تصویر](https://s4.uupload.ir/files/xbl5g_05qd.jpg)
برای این مثال ، من فرض می کنم موارد زیر:ابعاد: 1 متر 1 متر 1 مترماده: آلومینیوم دمای بلوک: 200 درجه سانتیگراددمای محیط: 20 درجه سانتی گراد
از آنجا که این ترکیبی از تابش ، همرفت و هدایت خواهد بود ، فکر کردم می توانم تلفات ناشی از هرکدام را جداگانه محاسبه کرده و سپس جمع کنم؟تابش - قانون استفان-بولتزمن
$q=\sigma Ae(T_1^4-T_2^4)$
همرفت - قانون خنک سازی نیوتن$q=hA\Delta T$
در این مرحله به مشکلی رسیدم ، چگونه h را بدست آورم؟ ضریب انتقال حرارت همرفتی. از تحقیقات من به نظر می رسد که تعیین تحلیلی به دلیل پیچیده بودن حرکت مایع امکان پذیر نیست. در عوض یک رویکرد تجربی لازم است.
در ابتدا ، من قصد داشتم همرفت طبیعی را برای این بلوک در نظر بگیرم اما به نظر می رسد که سناریوی بسیار پیچیده تری نسبت به جریان اجباری دارد. من به طور عمده این محاسبات را برای مقایسه بین هندسه های مختلف انجام می دهم ، بنابراین می توانم از شرایط جریان اجباری استفاده کنم (در برنامه دنیای واقعی جریان اجباری وجود خواهد داشت ، اما هنوز مشخصات آن را تعیین نکرده ام و از رو به رو متفاوت است ، من نمی دانم در این مرحله نمی خواهیم این عوارض را درگیر کنیم.)
به نظر می رسد برای به دست آوردن h ، ممکن است لازم باشد از شماره Nusselt استفاده کنم؟ نسبت انتقال گرما رسانا به همرفت$Nu=\frac{hL}{k}$
به نظر می رسد که Nu تابعی از هندسه است و جداولی برای جستجوی این مقدار وجود دارد اما من مطمئن نیستم که چگونه این امر برای یک مکعب اعمال می شود؟
من می دانم که شماره نوسلت تابعی از رینولدز و پراندل است اما مطمئن نیستم که این موضوع برای جسمی در اتمسفر در مقابل چیزی مانند جریان لوله چقدر خوب اعمال می شود؟
هدایت
از آنچه من درک می کنم از دست دادن گرما توسط همرفت شامل برخی از رسانایی است. این جایی است که هوا با سطح روبرو می شود و شرایط لغزش ایجاد نمی کند. در بالای این یک لایه مرزی قرار دارد و مرز حرارتی ایجاد شده انتقال گرما از طریق رسانایی بیشتر از همرفت است.
یا این در قانون خنک سازی نیوتن حساب شده است؟ یا معادله جداگانه ای وجود دارد یا آنقدر ناچیز است که نادیده گرفته شود؟
به طور خلاصه:
اگر از دست دادن گرما در اثر همرفت ، هدایت و تشعشع را به طور مستقل محاسبه کنم ، آیا می توانم آنها را جمع کنم تا تلفات کلی گرمای محیط را بدست آورم؟
چگونه می توانم h را برای این سناریو بدست آورم تا محاسبه اتلاف حرارت ناشی از همرفت را انجام دهم؟
چگونه می توان تلفات حرارتی ناشی از رسانایی را محاسبه کرد؟
من یک دانشجوی مهندسی هوافضا هستم که فقط یک ماژول اساسی ترمودینامیک را انجام داده ام در این مرحله به مشکلی رسیدم ، چگونه h را بدست آورم؟ ضریب انتقال حرارت همرفتی. از تحقیقات من به نظر می رسد که تعیین تحلیلی به دلیل پیچیده بودن حرکت مایع امکان پذیر نیست. در عوض یک رویکرد تجربی لازم است.
ضریب انتقال حرارت h بصورت تجربی تعیین می شود (برای یک جفت جسم شی cold سرد جسم گرم). منابع زیادی در شبکه وجود دارد که می تواند به شما کمک کند ارزش هوا را تا آلومینیوم خشن پیدا کنید. مقدار h رسانایی گرما در لایه گذار است.
تلفات تابشی فقط از برخی از درجه حرارت آستانه جسم گرم قابل توجه است. در این صورت ، می توان انتقال حرارت کلی را به صورت زیر انجام داد:
$q=hA(T_1-T_2)+\sigma A(T_1^4-T_2^4)\tag{1}$
که در آن A سطح کل مکعب است.شسته و رفته ، درست است؟متأسفانه به همین سادگی نیست
مسئله این است که با مکیدن گرما ، مکعب دمای داخلی T1 تغییر می کند (پایین می آید).
مکعب به عنوان یک جسم بزرگ ، انتقال گرما از هسته مکعب به لبه خارجی آن واقعاً اتفاق می افتد.
برای محاسبه هدایت ، شما باید معادله گرمای فوریه را اعمال کنید:$\frac{\partial T}{\partial t}=\alpha \Big( \frac{\partial^2 T}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 T}{\partial y^2} + \frac{\partial^2 T}{\partial y^2}\Big)\tag{2}$
با $\alpha$ نفوذ گرما. یا:$T_t=\alpha \nabla^2 T$
بنابراین برای دستیابی به تکامل زمان دما باید PDE (1) را حل کنید ، با استفاده از (2) به عنوان یک شرط مرزی و با استفاده از یک شرط اولیه ، مانند:
$T_1(0)=200°C$ درجه سانتی گراد