10214

Расчет пластины погруженной в жидкость

Контрольная

Производство и промышленные технологии

Расчет пластины погруженной в жидкость. Краткая теория. Нагрев неограниченной пластины. Дана неограниченная пластина толщина которой равна 2R. В начальный момент времени пластина помещается в среду с постоянной температурой . Между ограничивающими поверх

Русский

2013-03-21

197 KB

11 чел.

Расчет пластины погруженной в жидкость.

Краткая теория.

  Нагрев неограниченной пластины.

  Дана неограниченная пластина, толщина которой равна 2R. В начальный момент времени пластина помещается в среду с постоянной температурой . Между ограничивающими поверхностями пластины и окружающей средой происходит теплообмен по закону Ньютона. Найти распределение температуры по толщине пластины в любой момент времени.

  Дифференциальное уравнение теплопроводности и его краевые условия имеют вид

, ,  -R<x<R,                                                  (1)

T(x,0)=f(x);                                                             (2)

;                                               (3)

.                                              (4)

  Решение проведем методом разделения переменных. Предположим, что функция четная, то есть , поэтому . Тогда вместо граничного условия (34) можно записать

.                                                          (5)

  Введем новую функцию , позволяющую свести задачу на нагревание к задаче на охлаждение. Очевидно, что исходное дифференциальное уравнение относительно функции не изменится, а граничное условие (33) приведется к однородному виду. Частное решение задачи будем искать в виде

.

После подстановки в уравнение (31) получим

.

Интегрирование уравнения дает .

Дифференциальное уравнение для определения имеет вид

.

Известно общее решение этого уравнения

.

Тогда частное решение уравнения (31) примет следующий вид

.

Из условия симметрии процесса теплопроводности (35) следует

.

Это означает, что , тогда

.

Значение постоянной разделения определим, удовлетворяя ГУ (32). Имеем

;

,                                     (6)

где - относительный коэффициент теплоотдачи.

  Преобразовав уравнение (36), получим

,                                                   (7)

где .

Обозначив через , характеристическое уравнение (37) можно написать в виде

.

Корни этого уравнения приведены в Т 2.1 [1].

Следовательно, общее решение краевой задачи (31)-(35) имеет вид

.

  Для определения постоянных воспользуемся начальным условием (32) и ортогональностью функций в промежутке [-R; R]

.

Умножим обе части этого равенства на и проинтегрируем в промежутке     [-R; R], тогда получим соотношение для коэффициентов

.                  (8)

Общее решение задачи с учетом соотношения (38)

.                      (9)

Для случая, когда является нечетной функцией, частное и общее решения задачи соответственно имеют следующий вид

;

,

где - корни трансцендентного уравнения .

  Первые шесть корней этого уравнения приведены в Т 2.2[1] для различных значений Bi.

  При равномерном начальном распределении температуры, то есть f(x)= , распределение температуры (39) в безразмерной форме

.


Цель работы:        1. Изучение методов решения тепловых задач.

  2.Изучение возможностей Mathcad. 

Выполнения работы.

По заданным данным и значениям вектора х, используя критерий Био находим вектор у.

По ним строим график:

С помощью графика вычисляем около 10 значений Х. И далее по этим значение рассчитываем Относительную температуру:

Ответы на вопросы.

  1.  Какие процессы имеют место при нагреве пластины погруженной в жидкость.

При нагреве пластины погруженной в жидкость будут происходить следующие процессы.

  1.  Передача тепла от жидкость к пластине.
  2.  Процесс медленного нагрева пластины от краев к центру, до тех пор пока система не обретет равновесное состояние.
  3.  Процесс остывания жидкости до тех пор пока система не обретет равновесное состояние.
  4.  Отчего зависит перепад температуры между поверхностями нагреваемой с одной стороны индукционным способом стенки.

При индукционном нагреве на высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкие поверхностные слои заготовки Δ (Поверхностный-эффект), в результате чего их плотность резко возрастает, и заготовка разогревается. Нижерасположенные слои металла прогреваются за счёт теплопроводности. В скин-слое Δ плотность тока уменьшается в e раз относительно плотности тока на поверхности заготовки, при этом в скин-слое выделяется 86,4 % тепла (от общего тепловыделения. Глубина скин-слоя зависит от частоты излучения: чем выше частота, тем тоньше скин-слой. Также она зависит от относительной магнитной проницаемости μ материала заготовки.

То есть внутренние слои заготовки нагреваются за счет теплопроводности, и следовательно чем дальше слой от внешнего слоя тем медленней он нагреваеться.

  1.  От чего зависит число членов ряда аналитического решения тепловой задачи.

Число членов ряда при аналитическом решении зависит от того какая необходима точность расчетов, то есть чем больше членов ряда мы примем во внимание тем точнее будет наш расчет.

  1.  Какое решение точнее – аналитическое или численное. Составляющая точность.

Оба этих метода могут обеспечить заданную точность расчетом. И при расчетах больше значение будет иметь оператор проводящий данные расчеты поскольку одной из основных частей погрешности является погрешность оператора.

  1.  Прокладка кабеля на воздухе обладает самыми хорошими тепловыми характеристиками. Об этом можно судить по добавочному коэффициенту.

Вывод:

Во время выполнения работы были изучены методы расчета нагрева неограниченных пластин. А так же мы изучили способы построения графиков в Mathcad, и получения точных значений по графику.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25376. Социальная работа как вид профессиональной деятельности: объекты и субъекты 35 KB
  чтобы понять сущность социальной работы как профессионального вида деятельности необходимо дать определение рядовому понятию деятельность. Деятельность это способ существования и развития социальной действительности проявление социальной активности целенаправленное отражение и преобразование окружающего мира. Основой социальной работы в России выступает благотворительность уходящая своими корнями в глубокую древность. Профессия социальный работник специалист по социальной работе официально зарегистрированы в мартеапреле...
25377. Основные тенденции истории социальной работы за рубежом 62.5 KB
  Основные тенденции истории социальной работы за рубежом Периодизация истории социальной работы за рубежом повторяет основные периоды в истории развития народов: 1.Развитие социальной работы в новое время середина XVII начало XX в.Развитие социальной работы в новейшее время XXв. Кроме этой классификации не менее распространена следующая: пять периодов в истории социальной работы за рубежом: 1.
25378. Основные тенденции становления социальной работы в России 133 KB
  Родоплеменные и общинные формы помощи и взаимопомощи у славян до Х в. Самыми распространенными формами помощи бедным односельчанам являлось кормление по домам призреваемые находились целые сутки в одном доме переходя на следующие в другой и подаяние милостыни но в деревнях денег было мало и подавали чаше всего едой и одеждой. Характеризуется отсутствием государственной систему социальной помощи населению. Самая распространенная форма помощи подача милостыни.
25379. Сущность и классификация технологий социальной работы 36 KB
  Сущность и классификация технологий социальной работы При определении технологий в социальной работе необходимо учитывать общую трактовку социальных технологий особенности социальной работы как одного из видов человеческой деятельности а также особенности объектов субъектов содержания средств и других элементов социальной работы как системы. В отечественной литературе социальные технологии применительно к социальной работе трактуются как совокупность приемов методов и воздействий применяемых социальными службами отдельными учреждениями...
25380. Проблемы эффективности в социальной работе и методы ее оценки 52.5 KB
  Проблемы эффективности в социальной работе и методы ее оценки. Другими важными проблемами ЭСР являются оценка эффективности выбор предметов оценки эффективности; субъекты оценивающие эффективность; методы и методики оценки эффективности; факторы влияющие на эффективность неэффективность. Наиболее типичными разделами методики являются: назначение; контур и предмет оценки эффективности; рекомендуемые методы оценки эффективности их характеристика; порядок определения эффективности; пример расчета эффективности; приложения при...
25381. ОРГАНИЗАЦИОННО-РАСПОРЯДИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ В СОЦИАЛЬНОЙ РАБОТЕ 79.5 KB
  ОРГАНИЗАЦИОННОРАСПОРЯДИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ В СОЦИАЛЬНОЙ РАБОТЕ Существуют различные позиции относительно систем управления в области социального обслуживания. Административные организационные методы их иногда называют организационнораспорядительными имеют большое значение в практике управления. Если в качестве критерия или основания классификации взять функцию которую выполняют способы административного воздействия в реальном управлении то можно выделить три большие группы: регламентирующие распорядительные и дисциплинарные методы....
25382. Особенности реализации технологии социальной диагностики 43 KB
  Особенности реализации технологии социальной диагностики Социальные технологии могут быть рассмотрены как совокупность операций процедур социального воздействия на пути получения оптимального социального результата. Представление о патологиях состояния общества или индивидов и групп в этом обществе как о социальных болезнях утвердилось вместе с зарождением социальной работы. Распознавание социальной патологии которую желательно изжить или социальной проблемы которую необходимо разрешить вызывает в первую очередь вопрос о том что...
25383. Особенности реализации технологии социальной профилактики 40.5 KB
  Технология социальной работы это совокупность научных знаний средств приемов методов и организационных процедур направленных на оптимизацию объекта социального воздействия. Важный принцип социальной работы состоит в том что помощь людям должна оказываться исходя из их социального и физического состояния. Профилактика является одним из основных и перспективных направлений деятельности в социальной работе.
25384. Социальная адаптация 52 KB
  Она характеризует с одной стороны процесс взаимодействия объекта СР с социальной средой а с другой стороны является отражением результата СР который может выступать критерием ее эффективности. Важнейшая задача адаптационного процесса это проблема выживания человека через приспособление потенций организма индивид с процессами природной и социальной среды. Социальная адаптация представляет собой не только состояние человека но и процесс в течение которого социальный организм приобретает равновесие и устойчивость к влиянию и воздействию...