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一个釜,或者一个热压机或者一个啥要加热的物件。
质量M,比热C=C(T),就是比热是个变量,温度的函数,初温T1,终温T2。
加热/冷却介质,啥流体介质,比如高温的导热油,比如低温的乙二醇水溶液,DOW,陶氏的,不用怀疑,质量杠杠的,选好了。
比热c=c(t),密度ρ=ρ(t),动力黏度μ=μ(t),热导率λ=λ(t),统统的,都是变量,温度的函数。
已知初温t1。
现在厂家说了,要快速响应,开机后XXX分钟内T1要换热到温度T2,并且稳定住,再长就受不了,影响赚钱。
就有以下任务,
1.计算循环体积流量Qv,配管,计算阻力,要循环泵;
2.釜,热压机啥的加热面积A,加热/冷却流道布置。
循环介质,进口t1恒定,出口to,不知道,也是个变量。
时间变量用θ表示,K=K(T,t1,to),总换热系数,是温度的函数,Δtm(T,t1,to),对数温差,也是温度的函数。
热平衡,写微分方程式。
C(T)*M*dT/dθ=c(t)*ρ(t)*Qv*(t1-to)
C(T)*M*dT/dθ=K(T,t1,to)*A*Δtm(T,t1,to)
Δtm(T,t1,to)=[(t1-T)-(to-T)]/ln[(t1-T)/(to-T)]
K(T,t1,to)就不写了。
都是一堆变量,流体物性还是离散的表格数据,想解出数学解,几乎不可能。
整体,是数值积分。
每个步序,K(T,t1,to)*A*Δtm(T,t1,to)=c(t)*ρ(t)*Qv*(t1-to),
c(t),ρ(t),物性计算的定性温度,取t=(t1+to)/2,
求解to,就是非线性方程求根。
最终还会输出两条温度曲线T(θ),to(θ)。
怎么算,啥工具顺手,看个人喜好了。
这是我曾经的一道面试题,印象深刻。
不过是蒸气加热,不考虑显热,蒸气冷凝温度t是个定值, 比这个容易,让说怎么算蒸气耗量,加热面积。
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