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cc198707木虫 (正式写手)
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单一流体对冰块的换热计算 已有2人参与
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| 问题描述:有一个高度为30厘米，半径为8厘米的圆柱形保温杯（带真空夹层，且真空层两边都有镀银)，保温杯上下两端各自仅有一个气孔，下端进气，上端出气；在保温杯内部有一根不锈钢蛇形盘管（内径5毫米，外径6毫米，盘绕了5圈，盘绕直径10厘米，盘绕间距1厘米），蛇管内密封有温度为-10℃的冰。现从保温杯下端进气口以200升/小时灌入温度为50℃的氮气，请问保温杯上端出气口的出气温度变化规律是怎样的？或者给出较为详细的解答思路，不需要提供具体计算数据，也行。。。。谢谢各位啦。 |
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xiaochaox
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感谢参与，应助指数 +1
cc198707: 金币+10, ★有帮助, 谢谢~管内就是纯水冻的冰，冰的初始温度设置比较低，但实际中可能也就-4℃ 2023-07-23 15:50:58
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cc198707: 金币+10, ★有帮助, 谢谢~管内就是纯水冻的冰，冰的初始温度设置比较低，但实际中可能也就-4℃ 2023-07-23 15:50:58
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蛇管内-10℃的冰是纯水冻成的？还是盐水冻成的？首先要确认冰的融化温度是-10℃还是0℃？这关系到蛇管内温度是否稳定。对于传热系数而言，氮气与蛇管的对流传热系数更低，总传热系数可据此来估算。 发自小木虫Android客户端 |
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cc1987072楼2023-07-23 11:36:16
cc198707
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3楼2023-07-23 15:52:37
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cc198707: 金币+90, ★★★很有帮助, 太赞了！按先按照您的建议去算算看！ 2023-07-23 17:01:17
cc198707: 金币+90, ★★★很有帮助, 太赞了！按先按照您的建议去算算看！ 2023-07-23 17:01:17
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那就是分成两个阶段：第一阶段，过冷冰吸热升温至零摄氏度；第二阶段，零度的冰逐渐融化变成零摄氏度的水。估计这两个阶段的用传热系数均可以只按氮气与蛇管之间的对流传热系数来估算，这个对流传热系数去找找资料，确定具体如何计算其数值。这两个阶段的区别主要在于平均传热温差不同，第一阶段冰在逐渐升温，传热温差会略有变化，第二阶段冰融化温度恒定，传热平均温差应该是稳定的。 计算思路么，可以根据化工原理的传热速率基本方程，Q=K*A*Δt Q=qm*Cp(T1-T2) 其中K为总传热系数，可以按蛇管外对流传热系数计算，A是蛇管外面积，Δt为对数平均传热温差，由冰的温度及氮气进出口温度计算得到。qm为氮气质量流量，Cp为氮气质量定压热容，T1为氮气入口温度，T2为氮气出口温度。其中T2是要求的未知变量，通过联立上述两个方程求出。 发自小木虫Android客户端 |
4楼2023-07-23 16:17:20
13813921817
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cc198707
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6楼2023-07-23 19:00:46
cc198707
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7楼2023-07-23 20:44:02
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@xiaochaox俺又来了。。。。 请教关于冷却换热的计算，物理过程描述如下： 有一双层长方体，外层长宽高分别为L×W×H，内层长宽高分别为l×w×h，（L=l，W=H，w=h，即长方体截面为正方形，并且截面上等间距分布有等直径的圆形孔洞M个)，除了正方形截面以外的，4个侧面有夹层，并且是真空层，真空层内空气压强0.05Pa。 内外两层长方体所有壁厚都是d，导热系数为K1。长方体外壁有一定厚度的银反射层。 在长方体内部等间距均匀的插着N根空心管（长度与长方体相同都是L，内径r，外径R，导热系数为K2），空心管的固定方式是一端插在长方体正方形截面的一端圆形孔洞上，空心管的另一端插在长方体正方形截面的另一端的圆形孔洞上。有一半数量的圆形孔洞用于固定空心管，另一半用于气体流入、流出长方体的进出口。空心管内装满导热系数为K3的蓄冷材料，预先冷冻到-20℃。 我想请教的具体问题如下： （1）外界室温为45℃，现有温度为T1的高温气体以20升/分钟的速率，从长方体一端的正方形截面上的若干孔洞流入，与长方体内的空心管接触降温后，再从长方体另一端的正方形截面上的若干孔洞流出。想计算保持流出气体温度维持在35℃以下这种状态，能维持多久时间？ 我是将该传热问题拆解成四个换热过程：（1）流动的高温气体与制冷管壁面的对流换热；（2）制冷管壁面的传导换热；（3）制冷管壁面与低温蓄冷材料之间的传导换热，蓄冷材料无相变；（4）外界热量通过辐射传递给制冷器表面。 特来请教，可私聊~ |
8楼2023-10-22 00:19:39