در این درس به بررسی دیواری به ضخامت و تولید حرارت داخلی مشخص می پردازیم. سطح ابتدایی دیوار کاملاً عایق است و سطح واقع در انتهای دیوار در مجاورت جریان هوا می باشد. توزیع دمای اولیه در دیوار که ناشی از تولید حرارت داخلی است مشخص است. در حالی که سطح واقع در انتهای دیوار همچنان در معرض جریان هوا می باشد ناگهان تولید حرارت داخلی قطع می شود. هدف محاسبه نرخ تولید حرارت داخلی در شرایط پایا، توزیع دما در راستای ضخامت دیوار در شرایط مختلف زمانی و رسم نمودار شار حرارتی-زمان می باشد. ضمن حل این مساله با تحلیل مسائل انتقال حرارت گذرا و مسائل چند مرحله ای (multi-step) در آباکوس آشنا می شوید.
انتظار ما از شما بعد از مطالعه این درس
1- تحلیل مسائل انتقال حرارت گذرا
2- تحلیل مسائل چند مرحله ای (multi-step)
شرح مختصر مسئله:
دیواری به ضخامت L=0.1m دارای تولید حرارت داخلی q̇ (W/m3) می باشد. سطحی از دیوار که در x=0 قرار دارد کاملاً عایق است و سطح واقع در x=L در مجاورت جریان هوا با دمای T∞=20°C و h=1000 W/m2.K می باشد. توزیع دمای اولیه در دیوار که ناشی از تولید حرارت داخلی است بصورت T (x,0) =a+bx2 می باشد که a=300°C و b=-104 °C/m2 بوده و x بر حسب متر است. ناگهان تولید حرارت داخلی قطع می شود (q̇ =0 for t≥0) در حالی که سطح واقع در x=L همچنان در معرض جریان هوا می باشد. خواص هوا بصورت زیر است:
ρ=7000 kg/m3, Cp=450 J/kg.K, k=90 W/m.K
موارد زیر را محاسبه کنید.
1- نرخ تولید حرارت داخلی q̇ در زمان t<0 (شرایط پایا)
2- توزیع دما در راستای ضخامت دیوار در شرایط زیر:
الف: شرایط پایدار t<0
ب: شرایط پایدار t→∞
ج: لحظه t=200s و t=700s
3- رسم نمودار شار حرارتی-زمان در مرز x=L یا همان q”x (L,t)
با خرید این درس و دسترسی به تمام مطالب آن می توانید به محیط تحلیل مسائل انتقال حرارت در نرم افزار آباکوس مسلط شده و مسائل دانشگاهی و صنعتی خود را در این حوزه به راحتی بررسی نمایید.
فراموش نکنیم، دانشی که در درس انتقال حرارت فراگرفته اید تنها شما را با مبحث انتقال حرارت در مهندسی مکانیک آشنا کرده است. اما خبر خوب این است که با تعمیم دانشی که در این درس فرا گرفته اید به روش اجزاء محدود و نرم افزار آباکوس، که محبوبترین و مجهزترین ابزار در این حوزه است، می توانید به راحتی از پس مسائل صنعتی و پروژه های پیچیده دانشگاهی برآیید.
از شما دعوت می کنیم با مشاهده بخش اولیه این درس نکات مهمی از فرایند شبیه سازی مسائل انتقال حرارتی در نرم افزار آباکوس را بیاموزید.
در صورتی که علاقه مند به ادامه فراگیری این آموزش و نکات تکمیلی آن هستید؛ پس از ثبت نام، روی دکمه افزودن به سبد خرید در همین صفحه کلیک نمایید.