Общие понятия

Теплопроводность называется нестационарной, если темпера­турное поле с течением времени изменяется, т. е. происходит на­грев или охлаждение тела.

Основное содержание задач нестационарной теплопровод­ности - отыскание распределения температуры в твердых телах в заданные моменты времени. Все выведенные ниже формулы спра­ведливы как для нагрева, так и для охлаждения тел.

Для того, чтобы воспользоваться формулами нестационарной теплопроводности для расчета процесса нагрева или охлаждения необходимо принять по какой модели идет этот процесс – по модели нагрева термически тонкого или термически массивного тела. Для этого рассмотрим критерий Био в формуле термических сопротивлений

(47)

где α – коэффициент теплоотдачи, Вт/м² К;

S – тепловая толщина, м;

l – коэффициент теплопроводности материала, Вт/м К.

В соответствии с приведенной зависимостью критерий Био представляет собой отношение внутреннего теплового сопротивления к внешнему. Чем больше критерий Био, тем больше интенсивность внешнего теплообмена по сравнению с интенсивностью внутреннего. В связи с этим большим значением критерия Био должна соответствовать меньшая равномерность распределения температур в объеме тела, а соответственно большая разница температур, например, между поверхностью и центром заготовки. И наоборот, чем меньше величина критерия Био, тем равномернее распределение температуры в объеме тела на протяжении всего периода нагрева (охлаждения).

Тела, которые нагреваются (охлаждаются) равномерно по всему объему или разностью температур (например, между поверхностью и центом можно пренебречь), называют термическим тонкими телами, а критерий Вi ≤ 0,25

Тела, для которых критерий Вi ≥ 0,5 и которые нагреваются неравномерно и для которых разностью температур (например, между поверхностью и центом) пренебречь нельзя, называются термически массивными телами.

Таким образом, для решения вопроса каким методом проводить расчет нагрева (охлаждения) тела, необходимо вначале вычислить по имеющимся данным критерий Био. Если Вi > 0,5, то расчет необходимо вести по методике термически массивного тела. Если Вi < 0,25, то расчет необходимо вести по методике термически тонкого тела, а так же с использованием критериев.

Если Вi находится между 0,25 и 0,5, то такие тема называются телами тяготеющими к термически тонким или термически массивным телам. Таким образом, методику расчета принимают исходя из технологических рекомендаций.

Поиск по сайту: