Охлаждение тела воздушным потоком, Обдув тела, интенсивность охлаждения, коэффициен конвектив теплоотдачи Опции

[fischbach]

Стальной кубик (100Х100Х100 мм, 4 кг) с температурой 1500 гр необходимо охладить до 500 гр потоком воздуха с темп (const) 20 гр.
Вопросы:
1) Какая макс скорость воздушного потока возможна, при которой кубик 4кг будет неподвижным и устойчивым (коэф трения 0,5)
2) За какое время охладиться кубик на дельту в 1000 градусов при макс расходе воздуха в канале 500х400 мм

Пример решения:

Материал Сталь
Размер кубика 100х100х100мм
Начальная температура +1500С
Конечная температура +500С
Теплоемкость стали при температуре +1000С 650 Дж/кгК
Температура воздушного потока (const) +20С
Задаемся скоростью воздушного потока 5м/с

1) Проверка неподвижности кубика при скорости потока 5м/с
F1=(мю)mg=0,5 х 4 х 10 = 20N
F2=(CxS(ро)v^2)/2= 0,15N
F1 больше F2, при скорости 5м/с кубик неподвижен.

2) Q1=4kg 650J/kgK delta1000K = 2600kJ
Справочник по физике Х. Кухлинга
Коэффициент теплоотдачи воздух-гладкая поверхность
a = 5,6 +4v
v-скорость воздуха в м/с
a = 25,6 W/m2K
Cреднелогарифмическая разность температур воздушного потока и поверхности кубика deltaT=830K
Мощность охлаждения воздушным потоком
Q2=0,1 x 0,1 х 25,6 х 830 = 212 J/s
Время охлаждения Q1/Q2=2600000/212=12264 секунд = 3,4 часа
Для канала 500х400 необходимый расход равен 3600м.куб./час

Прошу комментировать или поправить. Спасибо!!!

Сообщение отредактировал fischbach - 16.1.2017, 12:47

[fischbach]

Стальной кубик (100Х100Х100 мм, 4 кг) с температурой 1500 гр необходимо охладить до 500 гр потоком воздуха с темп (const) 20 гр.
Вопросы:
1) Какая макс скорость воздушного потока возможна, при которой кубик 4кг будет неподвижным и устойчивым (коэф трения 0,5)
2) За какое время охладиться кубик на дельту в 1000 градусов при макс расходе воздуха в канале 500х400 мм

Пример решения:

Материал Сталь
Размер кубика 100х100х100мм
Начальная температура +1500С
Конечная температура +500С
Теплоемкость стали при температуре +1000С 650 Дж/кгК
Температура воздушного потока (const) +20С
Задаемся скоростью воздушного потока 5м/с

1) Проверка неподвижности кубика при скорости потока 5м/с
F1=(мю)mg=0,5 х 4 х 10 = 20N
F2=(CxS(ро)v^2)/2= 0,15N
F1 больше F2, при скорости 5м/с кубик неподвижен.

2) Q1=4kg 650J/kgK delta1000K = 2600kJ
Справочник по физике Х. Кухлинга
Коэффициент теплоотдачи воздух-гладкая поверхность
a = 5,6 +4v
v-скорость воздуха в м/с
a = 25,6 W/m2K
Cреднелогарифмическая разность температур воздушного потока и поверхности кубика deltaT=830K
Мощность охлаждения воздушным потоком
Q2=0,1 x 0,1 х 25,6 х 830 = 212 J/s
Время охлаждения Q1/Q2=2600000/212=12264 секунд = 3,4 часа
Для канала 500х400 необходимый расход равен 3600м.куб./час

Прошу комментировать или поправить. Спасибо!!!

Сообщение отредактировал fischbach - 16.1.2017, 12:47

[Зольников Михаил]

Это у Вас задача, или случай из жизни?
Смотрю температуру плавления стали: 1450—1520 °C, в зависимости от ее состава.

[fischbach]

Верно! Начальная температура +1250С. Но в любом случае нужен алгоритм расчета, много факторов влияют... Я привел упрощенный расчет, так как принял лобовое сопротивление кубика со стороной 100х100мм, а остальными сторонами просто пренебрег!

[Skaramush]

Это вы ещё снижение температуры в процессе остывания не приняли в расчёт. И что-то в формулах ни одного критерия не видно.