Складання алгоритму розрахунку

Для виконання лабораторної роботи по моделюванню температурних полів необмеженої пластини кожен студент отримує своє індивідуальне завдання відповідно до таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 - Вихідні дані для лабораторної роботи

№ зав- дання	Умови теплообміну на верхній поверхні	Умови теплообміну на нижній поверхні	Примітки
	q1	q2	q2 = 0
	q1	q2	q1 > q2
	q1	α2 ; tж2	-
	q1	T2 ; ε2; ε n	-
	q1	α2 ; tж2;T2; ε 2; ε n	-
	α1 ; tж1	q2	-
	α1 ; tж1	q2	q2 = 0
	α1; tж1	α2 ; tж2	-
	α1; tж1	T2; ε2; ε n	α1 > α2
	α1 ; tж1	α2; tж2; T2; ε 2 ; ε n	-
	T1; E1; Ei = 1	q2	q2 = 0
	T1; E1; Ei = 1	q2	-
	T1; ε 1; ε i = 1	α2 ; tж2	-
	T1; ε 1; ε i = 1	T2; ε 2; ε n	-
	T1; ε 1; ε i = 1	α2 ; tж2 ; T2; ε 2; ε n	-
	α1 ; tж1 ; T1; ε 1; ε i = 1	q2	q2 = 0
	α1 ; tж1 ; T1; ε 1; ε i = 1	q2	-
	α1 ; tж1 ; T1; ε 1; ε i = 1	α2 ; tж2	-
	α1 ; tж1 ; T1; ε 1; ε i = 1	T2; ε 2; ε n	-
	α1 ; tж1 ; T1; ε 1; ε i = 1	α2 ; tж2 ; T2; ε 2; ε n	-

Умови теплообміну студент вибирає за номером у журналі (якщо номер перевищує 20, то підрахунок починається заново з завдання №1). Числові значення параметрів вибираються студентом, виходячи з останніх двох цифр залікової книжки (n₁ – передостання цифра, n₂ остання цифра):

q₁ = n₂*10⁴– тепловий потік на верхній поверхні, Вт/м²;

q₂ = 2n₂*10³ – тепловий потік на нижній поверхні, Вт/м²;

α₁ = 10 + 2n₁ – коефіцієнт тепловіддачі на верхній поверхні Вт/(м²*К);

α₂ = 300 + 15n₁ – коефіцієнт тепловіддачі на нижній поверхні Вт/(м²*К);

t_жр1 = 200 + 20n₂ – температура рідини на верхній поверхні, ^оС;

t_ж2 = 5n₂– температура рідини на нижній поверхні, ^оС;

T₁ = 300+30*n₁ - температура тіла, з яким здійснюється променистий теплообмін з верхньої поверхні, К;

T₂ = 300+15*n₁ - температура тіла, з яким здійснюється променистий теплообмін з нижньої поверхні, К;

ε - ступінь чорноти;

ε ₁ = 0,7 +0,02* n₂;

ε ₂ = 0,65 +0,03* n₂;

ε _{i = 1} = 0,68;

ε _n = 0,64.

Кількість шарів, на які розбивають пластину n = [4+n₂/2], де квадратні дужки означають, що вибирається ціла частина від результату у дужках.

Теплофізичні характеристики приймають наступні значення:

λ = 40 Вт/(м*К); С = 547,2 Дж/(кг*К); ρ = 7700 кг/м³.

Відповідно до індивідуального завдання, студент складає алгоритм розрахунку температурного поля.

Аналогічним чином складаються розрахункові рівняння для всіх інших груп об'ємів. Оскільки передача теплоти через всі внутрішні об'єми підкоряється одним і тим же законам, то для цієї групи об'ємів i = 2,. n-1 записують одне узагальнене рівняння. Для шару i = n записують рівняння відповідно до умов теплообміну на цій поверхні.

 

Складання програми для ПК і проведення чисельних розрахунків

По складеному алгоритму, кожен студент складає блок – схему розрахунку.

Після розробки блок–схеми розрахунку складається програма, яка потім реалізується на ПК. Далі виробляється її відлагодження.

За обробленою програмою проводяться розрахунки температурного поля пластини при різних значеннях часу.

Складання звіту і вимоги до оформлення роботи

Звіт по виконаній роботі повинен включити всю інформацію відповідно до завдання на роботу. Результати чисельного розрахунку температурних полів представляються у вигляді графіків залежність температури від координати (номера шару) при різних значеннях часу. Необхідно уміти пояснити результати, розкрити фізичну суть даного явища.

Звіт по лабораторній роботі має бути надруковано або написано чорнилом одного кольору на одній стороні стандартного аркуша формату А4 технічно грамотно.

Схема розбиття тіла виконується простим олівцем. Умовні позначення в розрахункових формулах мають бути роз'яснені при першій згадці їх в тексті.

У тексті поміщається блок-схема алгоритму розрахунку, записуються розрахункові рівняння. До звіту додається програма, результати розрахунку, та графік, який вказано вище.

3.2.4 Контрольні питання

1. Методи аналітичних і чисельних рішень за визначенням температурних полів в елементах енергетичного устаткування. Їх достоїнства і недоліки.

2. Назвіть відмінності і спільність методу теплових балансів з іншими чисельними методами (наприклад, методом кінцевих різниць).

3. Чому і яким образом лімітується вибір кроку за часом при розрахунку процесу нагріву.

4. Привести вивід розрахункових рівнянь для різних розрахункових точок пластини.