[Zadanie z fizyki] wymiana cieplna

	B O A R D
	» Board » Zadaj pytanie » Archiwum » Szukaj » Stylizacja

M E N U

» Nowości

» Archiwum

» Recenzje / Testy

» Board

» Rejestracja

Szukaj @ TwojePC

	OBECNI NA TPC
	» NWN 05:07 » Shark20 02:49 » MARC 02:08 » RoBakk 01:51 Dzisiaj przeczytano 41103 postów, wczoraj 25974 Szybkie ładowanie jest: włączone.

ccc

A R C H I W A L N A W I A D O M O Ś Ć

[Zadanie z fizyki] wymiana cieplna , kubazzz 28/03/13 10:12
Problem jest taki:
Do pomieszczenia o danej temperaturze, została wstawiona plastikowa butelka z wodą. Po jakim czasie wyrównają się temperatury? Albo - jaka będzie temperatura wody w butelce po danym czasie.
W szkole były takie zadania w uproszczonej formie, ale chciałbym wiedzieć jakie parametry mają naprawdę mają znaczenie w obliczeniach?
Niech to będzie jakiś ciekawy przykład - np butelka 1,5l wypełniona wodą o temperaturze 15 stopni C, postawiona na drewnianej ławie w kabinie sauny o wymiarach 2x2x2 m, gdzie powietrze jest nagrzane do temperatury 90 stopni C przy niskiej wilgotności względnej (20%).

Jakoś nie do końca wiem jak się za to zabrać - wiem, że istotna była powierzchnia wymiany, współczynniki przewodzenia i różnica temperatur, ale czy np. materiał butelki odgrywa w tym wypadku dużą rolę?

SM-S908

To zadanie nie jest trywialne. Mozna je policzyc z pewnymi przybliżeniami , ptoki 28/03/13 10:36
i wtedy robi sie proste ale zeby je policzyc dobrze to jest rzeźnia.

Zasada jest prosta:
Masz źródło ciepła o danej temperaturze, wspolczynnik przewodnosci, masz przedmiot ogrzewany i jego pojemnosc cieplna.

I mozna sobie załozyć że jedyną przegrodą jest właśnie pojemnik i jego przewodność cieplna się liczy.
W podwariancie gdzie liczymy liniowo nie bierzemy pod uwage zmiennej różnicy temperatur tylko bierzemy polowe z niej i liczymy ile ciepla jest przenoszone przez przegrode do tej wody.
W podwariancie z ujęciem różnej szybkosci przenoszenia ciepła przez przegrode mozna liczyc to albo dzieląc ten proces na podokresy (ale w dziedzinie różnicy temperatur) albo scałkować jak sie umie.

Jakby zamiast wody był np. wosk i jego studzenie to żeby to dobrze policzyć trzeba by sie nagłówkować.

W tym przypadku też trzeba by brać pod uawge np. konwekcje wody w tym baniaku (jak odpowiednio szeroki).

To tak filozoficznie bo nie ma sensu liczyć dla sztuki...
problemem w tego typu zadaniach , myszon 28/03/13 11:04
jest to jak dokładnie zasymulujesz problem. Możesz bardzo uprościć model: środowisko jednorodne, izolacja cieplna (butelka), pojemność cieplna (woda) i to będzie proste do rozwiązania. Problemy pojawiają się jak chcesz zasymulować konwekcję i inne głupoty. Wtedy musisz użyć FEM, które nie są trywialne. Dlatego też najłatwiej jest wziąć butelkę do sauny i zmierzyć :)
tak materiał butelki odgrywa kluczową rolę , bajbusek 28/03/13 11:50
gdyż może być świetnym przewodnikiem albo też super izolatorem ... inaczej to będzie wyglądać w aluminiowej butelce a inaczej w plastikowej - grubość ścian ma także znaczenie.
1. hmm , kubazzz 28/03/13 12:09
  Może źle to ująłem - chodziło mi to czy właśnie cienki plastik butelki jest na tyle istotnym elementem, że oprócz powietrza i wody, trzeba go uwzględniać w obliczeniach, żeby w ogóle otrzymać realistyczny wynik.
  SM-S908
  1. raczej tak , myszon 28/03/13 12:17
    dobre izolatory elektryczne z reguły są dobrymi izolatorami termicznymi. Do takich symulacji możesz użyć np. Comsola, gdzie możesz zdefiniować geometrię, materiały i fizyki, które chcesz symulować. Jeśli nie będziesz uwzględniał konwekcji i dynamiki płynów to taka symulacja powinna bardzo szybko dać ci przybliżony wynik.
  2. Tak, jest istotny. , ptoki 28/03/13 12:27
    Ale róznica nie bedzie rażąca. Szacuję że dodanie takiej przegrody wydłuzy czas o jakies 5-10%...
  3. spodziewam się, że nie jest to zależność liniowa , bajbusek 28/03/13 14:58
    więc zwiększając grubość ścianki w butelce (mówimy o PCV) nie będzie 2 x dłużej się nagrzewać woda ... z resztą jak spojrzysz na wykresy przewodnictwa cieplnego to zrozumiesz :)
    
    http://tworzywa.com.pl/...yw-sztucznych-21696.html
    
    Wzór mówi, że:
    
    Dla ciała o kształcie prostopadłościanu przewodzącego ciepło w warunkach stanu stabilnego (ustalonego), które stanowi przegrodę dla przepływu ciepła, ilość przekazanej energii jest zależna od substancji, proporcjonalna do powierzchni przekroju poprzecznego przegrody, różnicy temperatur oraz czasu przepływu ciepła i ODWROTNIE PROPORCJONALNA do grubości przegrody ...