Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
15. Adams J. A., Rogers D. F., Computer-aided Heat Transfer Analysis, McGraw, N. Y., 1973.
16. Schenck H., Jr., Fortran Methods in Heat Flow, The Ronald Press Co., N. Y., 1963.
17. Segerlind L. J., Applied Finite Element Analysis, Wiley, N. Y., 1976. [Имеется перевод: Сегерлинд Л. Д., Применение метода конечных элементов.—M.: Мир, 1979.]
18. Huebner К. N., A Finite Element Method for Engineers, Wiley, N. Y., 1975.
19. Myers G. E., Analytical Methods in Conduction Heat Transfer, McGraw, N. Y., 1971.
20. Zeinkiewicz О. C, The Finite Element Method in Engineering Science, McGraw, N. Y., 1971. [Имеется перевод: Зенкевич О., Метод конечных элементов в технике. — M.: Мир, 1975.]
ЗАДАЧИ
Задачи к этой главе сгруппированы по тематике разделов, как указано в таблице. Для четырех задач, 3.27, 3.29, 3.30 и 3.38, требуется найти численные решения с помощью ЭВМ. Составления специальных программ не требуется. Все программы, необходимые для решения задач, приведены в этой главе при рассмотрении примеров.
Номера задач Раздел Тема
3.1-3.7 3.2 Нестационарная теплопроводность тела с
пренебрежимо малым внутренним тер-
3.8-3.11 3.3 мическим сопротивлением
Нестационарная теплопроводность в полу-
3.12-3.25 бесконечном твердом теле
3.4 Нестационарная теплопроводность, реше-
ния в виде диаграмм
3.26-3.38 3.5 Нестационарная теплопроводность, числен-
ные решения
3.1. Колба медицинского термометра имеет диаметр 7 мм и длину 10 мм. Термометр вынимают из спиртового раствора и помещают в рот пациента. Вследствие испарения спиртового раствора начальная температура термометра 180C Найти минимальное время, по истечении которого медсестра должна вынуть термометр, причем показание термометра не должно отличаться от истинной температуры более чем на 0,5°С. Теплофизические свойства колбы термометра можно приближенно принять равными средним значениям между свойствами ртути и стекла. Найти требуемое время при трех значениях среднего коэффициента конвективной теплоотдачи к колбе термометра: H0 = и» 10, 50 и 100 Вт/(м2-град).
3.2. Небольшой медный наконечник после отливки вынимают из формы при температуре 650°С и охлаждают в баке с жидкостью [Яс = 790 Вт/(м2 X X град), Too = 75°С]. Объем наконечника 1,75 см3, площадь его поверхности 3,5 см2. Сколько времени должен оставаться в жидкости наконечник, чтобы его температура снизилась до 100°С?
3.3. При движении по сборочному конвейеру нужно нагревать цилиндрические алюминиевые детали диаметром 1,5 мми длиной 10 мм. Перед входом в нагревательную секцию конвейера [hc = 100 Вт/(м2-град), T00 = S= 3000C] алюминиевые детали имеют постоянную температуру 3O0C. Сколько времени должна оставаться в нагревательной секции каждая деталь, чтобы выйти из нее с температурой 200°С? Найти мощность нагревательного элемента этой секции, предполагая, что только 30% тепла идет на нагрев деталей, а производительность конвейера составляет 10 тыс. деталей в час.
3.4. Кубик алюминия со стороной 1 см нужно нагреть в открытом пламени от 50 до 300°С. Сколько времени нужно держать кубик в пламени, если
Нестационарная теплопроводность І 79
температура пламени 800°С, а коэффициент конвективной теплоотдачи от пламени к алюминию 190 Вт/(м2-град)?
3.5. Показать, что нестационарная температура твердого тела с пренебрежимо малым внутренним термическим сопротивлением в условиях конвективного теплообмена на поверхности (hc, T00) при постоянной интенсивности тепловыделения на единицу объема определяется формулой
///
Г(0-гоо = Є(0=4т-[і-Є-ВІ Fo].
Начальное условие: 6(0) =0, т.е. вначале температура твердого тела равна температуре окружающей среды.
3.6. Предположим, что нужно нагреть кусок алюминиевой проволоки, пропуская по ней электрический ток. Диаметр проволоки 1 мм, длина 10 см, электрическое сопротивление 0,2 Ом. Какова будет температура проволоки, если по ней пропускать в течение 1 мин постоянный ток силой 1 А и если ее начальная температура была 25°С? Предположить, что проволока находится в воздухе с температурой 25°С и пс = 20 Вт/(м2-град). Использовать решение задачи 3.5.
3.7. Электродетонатор имеет форму цилиндра диаметром 0,1 мм и длиной 5 мм. Он находится в воздухе JT00 = 30°С, hc = 10 Вт/(м2-град)]. Теп-лофизические свойства детонатора: ? = 20 Вт/(м-град), a = 5-10-5 м2/с, электрическое сопротивление 0,2 Ом, температура плавления материала детонатора 900°С. Пренебрегая излучением и утечками тепла в крепления на концах детонатора, определить время, по истечении которого детонатор взорвется, если по нему пропускать постоянный ток силой 3 А. Использовать решение задачи 3.5.
3.8. Поверхность толстой плиты [а = 2-Ю-6 м2/с, &= 10 Вт/(м-град)], имеющей начальную температуру 5O0C, внезапно нагревается до 800C Найти: а) время, за которое температура на расстоянии 3 см от поверхности достигнет 650C; б) количество тепла, которое нужно подвести на 1 м2 поверхности плиты, чтобы достичь этой температуры.
3.9. Решить задачу 3.8а, предполагая, что нагреватель заменен газом с температурой 80°С, а коэффициент конвективной теплоотдачи от газа к плите 120 Вт/(м2-град).
