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cc198707木蟲 (正式寫手)
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單一流體對(duì)冰塊的換熱計(jì)算-續(xù) 已有2人參與
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問題描述:有一個(gè)高度為30厘米，半徑為8厘米的圓柱形保溫杯（帶真空夾層，且真空層兩邊都有鍍銀)，保溫杯上下兩端各自僅有一個(gè)氣孔，下端進(jìn)氣，上端出氣；在保溫杯內(nèi)部有一根不銹鋼蛇形盤管（內(nèi)徑5毫米，外徑6毫米，盤繞了5圈，盤繞直徑10厘米，盤繞間距1厘米），蛇管內(nèi)密封有溫度為-10℃的冰�，F(xiàn)從保溫杯下端進(jìn)氣口以200升/小時(shí)灌入溫度為50℃的氮?dú)猓?qǐng)問保溫杯上端出氣口的出氣溫度變化規(guī)律是怎樣的？ 根據(jù)上一貼的蟲友提示，已完成粗略的計(jì)算。但是又遇到新的問題： 1-氣體從保溫杯下段進(jìn)氣口流入的流速預(yù)想是200升/小時(shí)，但是如何實(shí)現(xiàn)？而且是從過非常小的壓縮機(jī)（5w）驅(qū)動(dòng)氮?dú)饬鲃?dòng)，請(qǐng)問在保溫杯的氣體流阻如何計(jì)算？該壓縮機(jī)可否驅(qū)動(dòng)成功？ 2-保溫杯內(nèi)氣體和蛇管的換熱計(jì)算大致出來了。。。。但是保溫杯作為一個(gè)整體，靜置在空氣中8小時(shí)甚至10小時(shí)，假定室溫在25℃，周圍空氣自然流動(dòng)，那么保溫杯和外界熱量交換如何計(jì)算呢？ 再次期待大神的指點(diǎn)！ |
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【答案】應(yīng)助回帖
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感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
cc198707: 金幣+10, ★有幫助, 謝謝，我在回帖中詳細(xì)回復(fù)您。 2023-07-23 22:43:53
cc198707: 金幣+40, ★有幫助 2023-07-23 22:54:17
感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
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第一個(gè)問題，氮?dú)饬髁咳绻梢杂娩撈刻峁〾毫Φ脑�，則可通過流量計(jì)控制流量為200L/h，如果不方便用鋼瓶，用迷你壓縮機(jī)或者氣泵的話，也應(yīng)用流量計(jì)具體控制流量，至于氣泵功率不好直接估算，稍微大一點(diǎn)就可以了，不必過于細(xì)算；第二個(gè)問題，保溫杯的散熱可以按自然對(duì)流傳熱來計(jì)算，但是需要保溫杯外壁溫度，這個(gè)溫度不好估算，可能需要實(shí)測(cè)一下。 發(fā)自小木蟲Android客戶端 |
2樓2023-07-23 22:18:04
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cc198707: 金幣+50, ★★★很有幫助 2023-07-23 23:35:40
cc198707: 金幣+50, ★★★很有幫助 2023-07-23 23:35:40
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氮?dú)膺M(jìn)入保溫杯的入口和出口管道的直徑相對(duì)于保溫杯內(nèi)腔直徑是否很小呢？如果是的話，阻力估計(jì)大部分集中在入口和出口處，保溫杯內(nèi)部阻力應(yīng)該很�。ǹ梢院雎裕�，進(jìn)出口阻力可以按照局部阻力系數(shù)大計(jì)算，單位質(zhì)量的流體阻力損失約為0.5*u^2*(0.5+1)，計(jì)算出來的單位是J/kg，再根據(jù)氣體流量可以折算為W。具體的可以參考化工原理教材第一章流體流動(dòng)的局部阻力損失計(jì)算。 發(fā)自小木蟲Android客戶端 |
4樓2023-07-23 23:18:44
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5樓2023-07-23 23:19:45
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腔體內(nèi)部流速降低，阻力會(huì)變小，但是內(nèi)部構(gòu)型復(fù)雜，不好估算。實(shí)際測(cè)量的話比較簡(jiǎn)單，弄個(gè)壓力表，在進(jìn)出口測(cè)一下壓差即可，測(cè)壓差時(shí)可以用鋼瓶提供足夠的流量。 發(fā)自小木蟲Android客戶端 |
7樓2023-07-23 23:30:41
xiaochaox
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估計(jì)大部分阻力還是集中在進(jìn)出口的，腔體內(nèi)部阻力損失所占比例應(yīng)該比較低，當(dāng)然最后以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)。 發(fā)自小木蟲Android客戶端 |
9樓2023-07-23 23:38:48
cc198707
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第一個(gè)問題：我這兒由于條件要求，只能使用功率為5W的壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)200L/h的氣流量。其實(shí)我更關(guān)心，如何通過理論計(jì)算換熱器中的氣體流動(dòng)阻力，來判定該功率壓縮機(jī)是否可以提供穩(wěn)定的200L/h的流量，或者說如何實(shí)現(xiàn)保溫杯中流體阻力最小，來最大化該壓縮機(jī)所提供的氣體流量。因?yàn)榱鬟^保溫杯后的氣體還有其他用途，流量不能過低，200L/h是底限。 第二個(gè)問題:我看到有comsol案例計(jì)算保溫瓶自然對(duì)流散熱功率的案例，但是沒看明白。想著用推導(dǎo)公式手工驗(yàn)算。您這里提示的測(cè)量保溫杯外壁溫度，也是連續(xù)測(cè)量，繪制出從初始時(shí)刻到結(jié)束（8-10小時(shí)）過程中外壁的溫度隨時(shí)間的變化曲線吧？獲得外壁的溫度曲線后，又該如何呢？我去查看《工程傳熱學(xué) 第二版》的“自然對(duì)流換熱”章節(jié)的案例去。謝謝！ |
3樓2023-07-23 22:54:01
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6樓2023-07-23 23:26:59
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明白，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。。�！，F(xiàn)在面臨的“困境”是，想著先通過計(jì)算，確定放置在保溫杯內(nèi)部換熱器的結(jié)構(gòu)、尺寸以及換熱器內(nèi)部的冰的質(zhì)量和初始溫度，以滿足流經(jīng)保溫杯的氮?dú)獾睦鋮s要求（從50℃降低到25℃），然后再加工設(shè)計(jì)保溫杯和換熱器，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終確認(rèn)各自的結(jié)構(gòu)、尺寸。感謝您的熱心回復(fù)和指導(dǎo)！我再快速吸收換熱器設(shè)計(jì)相關(guān)書籍中的理論和算例。 |
8樓2023-07-23 23:35:28
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10樓2023-07-23 23:44:03
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