U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. Seminář z PHTH. 3. ročník. Fakulta strojní ČVUT v Praze

Podobné dokumenty
VI. Nestacionární vedení tepla

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. Seminář z PHTH. 3. ročník. Fakulta strojní ČVUT v Praze

Termomechanika 10. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. ! t 2 :! Stacionární děj, bez vnitřního zdroje, se zanedbatelnou viskózní disipací

Termomechanika 11. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 8

Termomechanika 9. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 9

Výpočtové nadstavby pro CAD

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

Technologie a procesy sušení dřeva

1141 HYA (Hydraulika)

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I. 2. Zpracování měření

M T I B A ZÁKLADY VEDENÍ TEPLA 2010/03/22

GAUSSŮV ZÁKON ELEKTROSTATIKY

Dynamická viskozita oleje (Pa.s) Souřadný systém (proč)?

102FYZB-Termomechanika

ZÁKLADY STAVEBNÍ FYZIKY

Měření prostupu tepla

CVIČENÍ č. 10 VĚTA O ZMĚNĚ TOKU HYBNOSTI

Výzkum vlivu přenosových jevů na chování reaktoru se zkrápěným ložem katalyzátoru. Petr Svačina

TERMIKA II. Stacionární vedení s dokonalou i nedokonalou izolací; Obecná rovnice vedení tepla; Přestup a prostup tepla;

Šíření tepla. Obecnéprincipy

N_SFB. Stavebně fyzikální aspekty budov. Přednáška č. 3. Vysoká škola technická a ekonomická V Českých Budějovicích

PROCESY V TECHNICE BUDOV 11

VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Přednáška č. 5: Jednorozměrné ustálené vedení tepla

Aproximativní analytické řešení jednorozměrného proudění newtonské kapaliny

1 Zatížení konstrukcí teplotou

U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. Přenos tepla. Přehled základních rovnic

Stavební tepelná technika 1 - část A Jan Tywoniak ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební. Stavební fyzika (L)

1 Vedení tepla stacionární úloha

NUMERICKÝ MODEL NESTACIONÁRNÍHO PŘENOSU TEPLA V PALIVOVÉ TYČI JADERNÉHO REAKTORU VVER 1000 SVOČ FST 2014

SDÍLENÍ TEPLA A ÚSPORY ZATEPLENÍM I.

ANALÝZA TEPLOTNÍCH POLÍ PALIVOVÝCH ELEMENTŮ

Tepelná vodivost pevných látek

1. Cvičení: Opakování derivace a integrály

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška A3. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.

ρ 490 [lb/ft^3] σ D 133 [ksi] τ D 95 [ksi] Výpočet pružin Informace o projektu ? 1.0 Kapitola vstupních parametrů

17. Základy přenosu tepla - přenosu tepla vedením, přenos tepla prouděním, nestacionární přenos tepla, prostup tepla, vyměníky tepla

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

BH059 Tepelná technika budov přednáška č.1 Ing. Danuše Čuprová, CSc., Ing. Sylva Bantová, Ph.D.

a) [0,4 b] r < R, b) [0,4 b] r R c) [0,2 b] Zakreslete obě závislosti do jednoho grafu a vyznačte na osách důležité hodnoty.

Základy stavby výrobních strojů Tvářecí stroje I KLIKOVÉ MECHANISMY MECHANICKÝCH LISŮ

TERMOFYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI. Radek Vašíček

Vliv kapilární vodivosti na tepelně technické vlastnosti stavební konstrukce

Kapitola 8: Dvojný integrál 1/26

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

Tabulka Tepelně-technické vlastností zeminy Objemová tepelná kapacita.c.10-6 J/(m 3.K) Tepelná vodivost

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek ( 2015)

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 2

MATEMATIKA III. π π π. Program - Dvojný integrál. 1. Vypočtěte dvojrozměrné integrály v obdélníku D: ( ), (, ): 0,1, 0,3, (2 4 ), (, ) : 1,3, 1,1,

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P03 MECHANIKA TUHÝCH TĚLES

Příklady z teoretické mechaniky pro domácí počítání

Skalární a vektorový popis silového pole

VÝSLEDKY OVĚŘOVÁNÍ ZEMNÍHO MASIVU JAKO ZDROJE ENERGIE PRO TEPELNÁ ČERPADLA. Technická fakulta České zemědělské univerzity v Praze

4. Stanovení teplotního součinitele odporu kovů

Posouzení konstrukce podle ČS :2007 TOB v PROTECH, s.r.o. Nový Bor Datum tisku:

Numerické řešení 2D stlačitelného proudění s kondenzací. Michal Seifert

Měření kinematické a dynamické viskozity kapalin

Teplotní roztažnost Přenos tepla Kinetická teorie plynů

Hydromechanické procesy Obtékání těles

Termodynamika nevratných procesů

Řešení úloh 1. kola 60. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D Autor úloh: J. Jírů. = 30 s.

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM tepelně-fyzikální parametry

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ APLIKOVANÁ FYZIKA MODUL 4 PŘENOS TEPLA

CVIČENÍ č. 3 STATIKA TEKUTIN

TEPLOTNÍ ODEZVA. DIF SEK Part 2: Thermal Response 0/ 44

Potenciální proudění

ODĚVNÍ KOMFORT TERMOFYZIOLOGICKÝ KOMFORT

ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ PRO HODNOCENÍ SKRÁPĚNÝCH TRUBKOVÝCH SVAZKŮ

Tepelné jevy při ostřiku okují Thermal phenomena of descalling

Přehled základních fyzikálních veličin užívaných ve výpočtech v termomechanice. Autor Ing. Jan BRANDA Jazyk Čeština

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

14. cvičení z Matematické analýzy 2

Vibrace atomů v mřížce, tepelná kapacita pevných látek

Řešení úloh celostátního kola 59. ročníku fyzikální olympiády. Úlohy navrhl J. Thomas

F n = F 1 n 1 + F 2 n 2 + F 3 n 3.

MĚŘENÍ EMISÍ A VÝPOČET TEPELNÉHO VÝMĚNÍKU

KAPILÁRNÍ VODIVOST VLHKOSTI V PLOCHÝCH STŘEŠNÍCH KONSTRUKCÍCH. Ondřej Fuciman 1

FBI nevratné procesy Nevratný proces Nevratný proces nevratný ireverzibilní děj relaxační procesy Fickův zákon Fourierův zákon Ohmův zákon

VZOROVÝ TEST PRO 2. ROČNÍK (2. A, 4. C)

Analýza termodynamických jevů v potrubních sítích - měření tepelných ztrát potrubí. Pavel Sláma

Základy vakuové techniky

STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN

FYZIKA I. Složené pohyby (vrh šikmý)

11. cvičení z Matematické analýzy 2

6. Jaký je výkon vařiče, který ohřeje 1 l vody o 40 C během 5 minut? Měrná tepelná kapacita vody je W)

1. FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY ŠÍŘENÍ TEPLA

1 Veličiny charakterizující geometrii ploch

11. cvičení z Matematické analýzy 2

Přednáška 2. Martin Kormunda

Splaveniny. = tuhé částice přemísťované vodou anorganický původ organický původ různého tvaru a velikosti

Přenos tepla 1: ustálený stav, okrajové podmínky, vliv vlhkosti. Ing. Kamil Staněk, Ph.D. 124XTDI TERMOVIZNÍ DIAGNOSTIKA.

7 Gaussova věta 7 GAUSSOVA VĚTA. Použitím Gaussovy věty odvod te velikost vektorů elektrické indukce a elektrické intenzity pro

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ELT1 - Přednáška č. 6

þÿ PY e s t u p t e p l a

Aplikované chemické procesy. Heterogenní nekatalyzované reakce

Transkript:

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Seminář z PHH 3. ročník Fakulta strojní ČVU v Praze U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky 1 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Přenos tepla Nestacionární vedení tepla v tuhých látkách 2 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Nestacionární vedení tepla F. K. rovnice!! 2 ρ c p + u λ + 2µ d t! + (g) : d Q" Nestacionární vedení tepla stagnantním prostředím (tělesa a kapalina, ve které se neprojevuje přirozená konvekce) F. K. rovnice ρ c p λ + Q" t 2 ( g ) Nestacionární vedení bez vnitřního zdroje tepla Fourierova rovnice t λ ρ c p 2 a 2 a součinitel teplotní vodivosti (m 2 /s) 3 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Biotovo číslo Bi Bi vnitřní termický odpor (kondukcí) vnější termický odpor (konvekcí) L / λ α L 1 / α λ α L λ součinitel přestupu tepla, charakteristický rozměr, tepelná vodivost tělesa.!!!!!!!!!!!!! NEJDŘÍVE VYPOČÍA Biotovo číslo!!!!!!!!!!!!! PROČ? MÁ VLIV NA ŘEŠENÍ!!!!!!!!!!!!! Případy A. Zanedbatelný vnitřní konduktivní termický odpor Bi << 1 B. Zanedbatelný vnější konvektivní termický odpor Bi >> 1 C. ermické odpory stejného řádu Bi 1 4 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze A. Zanedbatelný vnitřní konduktivní termický odpor Bi << 1 Dominance vnějšího konvektivního odporu. Zanedbatelný vnitřní konduktivní termický odpor teplotní gradienty uvnitř tělesa zanedbatelné (x, t) (t) teplota povrchu teplota tělesa Prakticky Bi < 0,1. Případy: ělesa: malý charakteristický rozměr (např. malé částice, dráty, tenké plechy). vysoká tepelná vodivost (např. kovy) malý součinitel přestupu tepla α (např. vzduch nebo jiné plyny) 5 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze F. K. rovnice v integrálním tvaru d dt ρ c p dv n q ds ρ c p n u ds + V S!! S!! V!# τ!# d Q " ( g) dv : dv + V ρ c p!! dv n q ds t V S eplota tělesa v čase t Bi << 1 : teplota tělesa a hustota tepelného toku q nezávisí na souřadnici lze i q umístit před integrál ρ c p V α ( f ) t S 6 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Řešení: eplota tělesa v čase t Integrace: počáteční podmínka: teplota tělesa (t 0) 0 ( t) 0 f f exp α S ρ c V p t f teplota prostředí c p měrná tepelná kapacita ρ - hustota epelný tok povrchem tělesa S a objemu V v čase t ( ( t ) S Q" ( t) α ) f Celkové množství tepla převedeného povrchem tělesa za dobu t t S Q Q " α ( t) dt ρ c t p V ( 0 f ) 1 exp ρ c p V 0 Q ρ c p V ( 0 ( t)) 7 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze B. Zanedbatelný vnější konvektivní termický odpor Bi >> 1 Dominance vnitřního konduktivního termického odporu. Zanedbatelný vnější konvektivní termický odpor diference mezi S a f zanedbatelná ; těleso (x, t) teplota povrchu teplota prostředí Prakticky Bi > 100. Případy: Opačné případy než v předchozím případě, tj: ělesa: velký charakteristický rozměr nízká tepelná vodivost velký součinitel přestupu tepla α (např. kondenzující pára) Díly lisu Vítkovice Strojírenství a.s. sloup hydraulický válec 8 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze B1. Poloneomezené prostředí (polomasiv) Skoková změna teploty + OP I.druhu Počáteční podmínka (t,x) (t 0, 0 x < ) 0 Okrajové podmínky OP1: teplota stěny (t > 0, x 0) S OP2: teplota polomasivu (t > 0, x ) 0 Nestacionární teplotní profil + S 0 0 1 erf ( η) erfc( η) bezrozměrná polohová souřadnice η : η 2 erf (x) Gaussův integrál chyb erfc(x) komplementární funkce Gaussova integrálu chyb erf(x) ; erf(x) + erfc(x) 1. x a t 9 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Graf funkce erf(x), erfc(x) abulka funkce erf(x) 10 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Seminář z PHH - eplo 11 eplotní gradient t a x S π η ) exp( ) ( 2 0 Hustota tepelného toku na povrchu poloneomezeného prostředí ) ( ) ( 0 0 0 t a x q S S x x δ λ π λ λ Celkové množství tepla převedeného do prostředí plochou S za čas t t S t S a dt q S Q S S t x ) ( 2 2 ) ( 0 0 0 δ λ π λ Penetrační hloubka konduktivního přenosu tepla δ t a π δ Interpretace: Za dobu t od okamžiku teplotního skoku na povrchu z 0 na S dojde v penetrační hloubce δ k relativnímu zvýšení teplotní diference o 21 % ( + 0,21).

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Použití pro konečná tělesa Řešení pro nestacionární vedení tepla v poloneomezeném prostředí použitelné s dostatečnou přesností i pro konečná tělesa s charakteristickým rozměrem L když Fo a.t/l 2 < 0,04 tj. (δ << L) 12 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze B2. Neomezená deska, neomezený válec, koule Okrajová podmínka I. druhu - teplota stěny S konst. eplotní profil OP. I.druhu : α 1/Bi 0 Použít grafy případ C: teplotní profil * f (x*, Fo) z grafu pro 1/Bi 0 13 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze C. ermické odpory stejného řádu Bi 1 Oba termické odpory jsou téhož řádu ; ani jeden nelze zanedbat. Na povrchu se uplatňují okrajové podmínky III. druhu. Prakticky 0,1 < Bi < 100. Fourierova rovnice t λ ρ c p 2 a 2 C1. Poloneomezené prostředí C2. Neomezená deska C3. Neomezený válec C4. Koule C5. 2D a 3D tělesa 14 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze C1. Poloneomezené prostředí (polomasiv) Skoková změna teploty + OP III.druhu Počáteční podmínka (t,x) (t 0, 0 x < ) 0 povrch x 0 Okrajové podmínky OP1: OP III.druhu OP2: teplota polomasivu (t > 0, x ) 0 Nestacionární teplotní profil Bi * erfc x 2 Fo * + exp( Bi * f ( Bi, Fo*) x x + Fo*) erfc Fo * + 2 Bi x Fo * bezrozměrná teplota Biotovo číslo Fourierovo číslo f * 1 f + Bi x 0 λ α x a t a t Fo* ( ) 2 L 2 fikt λ / α x souřadnice (počátek souřadného systému na povrchu polomasívu), f teplota prostředí, 0 počáteční teplota poloneomezeného prostředí, α součinitel přestupu tepla, erfc(x) komplementární funkce Gaussova integrálu chyb 15 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Řešení v grafické formě eplota na povrchu poloneomezeného prostředí x 0 Bi x 0 * exp( Bi ) erfc( Fo *) x 16 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze C2. Neomezená deska!! POZOR!! počátek souřadného systému v ose desky H polovina tloušťky desky!!! Skoková změna teploty + OP III.druhu Počáteční podmínka (t, x) (t 0, -H x < H ) 0 Okrajové podmínky OP III.druhu Nestacionární teplotní profil v desce tloušťky 2H * f ( x*, Fo, Bi) bezrozměrná teplota bezrozměrná souřadnice polohy Biotovo číslo Fourierovo číslo * 0 f f f f 0 x α H x * Bi H λ Fo a t H 2 17 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Řešení: * j 1 α j 2 sinα + sinα j j cosα j cos ( *) ( 2 ) α x exp α Fo j j α j vlastní (charakteristické) hodnoty musí splňovat rovnici: Bi α cotg α nekonečně mnoho α j Hustota tepelného toku na 1m 2 povrchu q α ( f S ) kde S f(t), která se vypočte z *(x* 1, Fo, Bi) Okrajová podmínka I. druhu - teplota stěny S konst. OP I.druhu : α 1/Bi 0 ; teplotní profil * f (x*, Fo) z grafu pro 1/Bi 0 18 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Řešení v grafické formě A. Kutatěladze, Borišanskij: Sdílení tepla Neomezená deska povrch desky * 19 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Neomezená deska osa desky * 20 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze B. Šesták, Rieger: Přenos hybnosti, tepla a hmoty 21 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze C3. Neomezený válec Skoková změna teploty + OP III.druhu Počáteční podmínka (t, r) (t 0, 0 r < R ) 0 Okrajové podmínky OP III.druhu Nestacionární teplotní profil ve válci o poloměru R * f ( r*, Fo, Bi) bezrozměrná teplota bezrozměrná souřadnice polohy Biotovo číslo Fourierovo číslo * 0 f f f f 0 r * r R Bi α R λ Fo a t 2 R 22 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Hustota tepelného toku na 1m 2 povrchu q α ( f S ) kde S f(t), která se vypočte z *(r* 1, Fo, Bi) Okrajová podmínka I. druhu - teplota stěny S konst. OP I.druhu : α 1/Bi 0 ; teplotní profil * f (r*, Fo) z grafu pro 1/Bi 0 23 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Řešení v grafické formě A. Kutatěladze, Borišanskij: Sdílení tepla Neomezený válec povrch válce * 24 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Neomezený válec osa válce * 25 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze B. Šesták, Rieger: Přenos hybnosti, tepla a hmoty 26 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze C4. Koule Skoková změna teploty + OP III.druhu Počáteční podmínka (t, r) (t 0, 0 r < R ) 0 Okrajové podmínky OP III.druhu Nestacionární teplotní profil v kouli o poloměru R * f ( r*, Fo, Bi) bezrozměrná teplota bezrozměrná souřadnice polohy Biotovo číslo Fourierovo číslo * 0 f f f f 0 r * r R Bi α R λ Fo a t 2 R 27 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Hustota tepelného toku na 1m 2 povrchu q α ( f S ) kde S f(t), která se vypočte z *(r* 1, Fo, Bi) Okrajová podmínka I. druhu - teplota stěny S konst. OP I.druhu : α 1/Bi 0 ; teplotní profil * f (r*, Fo) z grafu pro 1/Bi 0 28 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Řešení v grafické formě Šesták, Rieger: Přenos hybnosti, tepla a hmoty 29 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze C5. 2D a 3D tělesa Základní jednorozměrná pole označení P * poloneomezené prostředí ( i ) D * neomezená deska ( j ) * neomezený válec V (r) Newtonův multiplikativní princip(1936) ěleso konečného rozměru průnik elementárních případů Příklad: Konečný válec průnik nekonečného válce a neomezené desky eplotní profil konečného válce: (, ) ( ) ( ) x x * r x V r D x 30 Seminář z PHH - eplo

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVU v Praze Platnost ento princip v zásadě vzato platí pro okrajové podmínky II. nebo III. druhu resp. II. druhu pro izolované stěny. Na protilehlých površích musí být hodnoty Biotova čísla Bi shodné, mohou se však lišit na površích sousedních. Radek Šulc @ 2005 v1 31 Seminář z PHH - eplo