WYZNACZENIE ROZKŁADU TEMPERATUR STANU USTALONEGO W MODELU 2D PRZY UŻYCIU PROGRMU EXCEL



Podobne dokumenty
ROZWIĄZYWANIE DWUWYMIAROWYCH USTALONYCH ZAGADNIEŃ PRZEWODZENIA CIEPŁA PRZY POMOCY ARKUSZA KALKULACYJNEGO

4. Zjawisko przepływu ciepła

XLI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP WSTĘPNY Zadanie teoretyczne

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

METODA ELEMENTU SKOŃCZONEGO. Termokinetyka

Przykład 5.1. Kratownica dwukrotnie statycznie niewyznaczalna

Matematyka finansowa r.

Ćw. 5. Wyznaczanie współczynnika sprężystości przy pomocy wahadła sprężynowego

Badanie energetyczne płaskiego kolektora słonecznego

SYSTEMY UCZĄCE SIĘ WYKŁAD 5. LINIOWE METODY KLASYFIKACJI. Dr hab. inż. Grzegorz Dudek Wydział Elektryczny Politechnika Częstochowska.

PROGNOZOWANIE KSZTAŁTOWANIA SIĘ MIKROKLIMATU BUDYNKÓW INWENTARSKICH MOśLIWOŚCI I OGRANICZENIA

1. SPRAWDZENIE WYSTEPOWANIA RYZYKA KONDENSACJI POWIERZCHNIOWEJ ORAZ KONDENSACJI MIĘDZYWARSTWOWEJ W ŚCIANIE ZEWNĘTRZNEJ

(M2) Dynamika 1. ŚRODEK MASY. T. Środek ciężkości i środek masy

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

Udoskonalona metoda obliczania mocy traconej w tranzystorach wzmacniacza klasy AB

A. ROZLICZENIE KOSZTÓW CENTRALNEGO OGRZEWANIA CHARAKTERYSTYKA KOSZTÓW DOSTAWY CIEPŁA

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

Współczynnik przenikania ciepła U v. 4.00

WikiWS For Business Sharks

ELEKTROCHEMIA. ( i = i ) Wykład II b. Nadnapięcie Równanie Buttlera-Volmera Równania Tafela. Wykład II. Równowaga dynamiczna i prąd wymiany

Kwantowa natura promieniowania elektromagnetycznego

5. MES w mechanice ośrodka ciągłego

TERMODYNAMIKA TECHNICZNA I CHEMICZNA

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY. Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

BADANIE DRGAŃ WŁASNYCH NAPĘDU ROBOTA KUCHENNEGO Z SILNIKIEM SRM

Małe drgania wokół położenia równowagi.

Zeszyt Naukowy Warszawskiej Wyższej Szkoły Informatyki Nr 9, Rok 7, 2013, s

Przykład 4.1. Belka dwukrotnie statycznie niewyznaczalna o stałej sztywności zginania

3. ŁUK ELEKTRYCZNY PRĄDU STAŁEGO I PRZEMIENNEGO

dr inż. ADAM HEYDUK dr inż. JAROSŁAW JOOSTBERENS Politechnika Śląska, Gliwice

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

WERYFIKACJA EKONOMETRYCZNA MODELU CAPM II RODZAJU DLA RÓŻNYCH HORYZONTÓW STÓP ZWROTU I PORTFELI RYNKOWYCH

Systemy Ochrony Powietrza Ćwiczenia Laboratoryjne

METODY KOMPUTEROWE 10

ZADANIE 9.5. p p T. Dla dwuatomowego gazu doskonałego wykładnik izentropy = 1,4 (patrz tablica 1). Temperaturę spiętrzenia obliczymy następująco

SYMULACJA KRZEPNIĘCIA OBJĘTOŚCIOWEGO METALI Z UWZGLĘDNIENIEM PRZECHŁODZENIA TEMPERATUROWEGO

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody płaskiej

N ( µ, σ ). Wyznacz estymatory parametrów µ i. Y które są niezależnymi zmiennymi losowymi.

Część 1 7. TWIERDZENIA O WZAJEMNOŚCI 1 7. TWIERDZENIA O WZAJEMNOŚCI Twierdzenie Bettiego (o wzajemności prac)

ZESTAW ZADAŃ Z INFORMATYKI

Ćw. 2. Wyznaczanie wartości średniego współczynnika tarcia i sprawności śrub złącznych oraz uzyskanego przez nie zacisku dla określonego momentu.

WYKORZYSTANIE SYSTEMU Mathematica DO ROZWIĄZYWANIA ZAGADNIEŃ PRZEWODZENIA CIEPŁA

Wstęp. Numeryczne Modelowanie Układów Ciągłych Podstawy Metody Elementów Skończonych. Warunki brzegowe. Elementy

MECHANIKA BUDOWLI 2 1. UKŁADY PRZESTRZENNE

SŁAWOMIR WIAK (redakcja)

exp jest proporcjonalne do czynnika Boltzmanna exp(-e kbt (szerokość przerwy energetycznej między pasmami) g /k B

STATECZNOŚĆ SKARP. α - kąt nachylenia skarpy [ o ], φ - kąt tarcia wewnętrznego gruntu [ o ],

Programowanie Równoległe i Rozproszone

= σ σ. 5. CML Capital Market Line, Rynkowa Linia Kapitału

Zapis informacji, systemy pozycyjne 1. Literatura Jerzy Grębosz, Symfonia C++ standard. Harvey M. Deitl, Paul J. Deitl, Arkana C++. Programowanie.

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

Prąd elektryczny U R I =

F - wypadkowa sił działających na cząstkę.

1. Komfort cieplny pomieszczeń

Metoda prądów obwodowych

Teoria cieplna procesów odlewniczych

1. WZORY TRANSFORMACYJNE METODY PRZEMIESZCZEŃ

Optymalizacja belki wspornikowej

THE INFLUENCE OF PARTICULAR PARAMETERS ON THE TEMPERATURE DISTRIBUTION IN THE IMPLETION OF REGENERATIVE HEAT EXCHANGER

Stateczność układów ramowych

Sieć kątowa metoda spostrzeżeń pośredniczących. Układ równań obserwacyjnych

SYMULACJA KOMPUTEROWA NAPRĘŻEŃ DYNAMICZNYCH WE WRĘGACH MASOWCA NA FALI NIEREGULARNEJ

2 PRAKTYCZNA REALIZACJA PRZEMIANY ADIABATYCZNEJ. 2.1 Wprowadzenie

WYZNACZENIE DYSYPACJI KINETYCZNEJ ENERGII TURBULENCJI PRZY UŻYCIU PRAWA -5/3. E c = E k + E p + E w

METODA STRZAŁÓW W ZASTOSOWANIU DO ZAGADNIENIA BRZEGOWEGO Z NADMIAROWĄ LICZBĄ WARUNKÓW BRZEGOWYCH

Zaawansowane metody numeryczne Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 1. Układy równań liniowych

Teoria cieplna procesów odlewniczych

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Sprawozdanie powinno zawierać:

4.15 Badanie dyfrakcji światła laserowego na krysztale koloidalnym(o19)

KONCEPCJA OCENY HYBRYDOWYCH SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH

WPŁYW PARAMETRÓW DYSKRETYZACJI NA NIEPEWNOŚĆ WYNIKÓW POMIARU OBIEKTÓW OBRAZU CYFROWEGO

V. TERMODYNAMIKA KLASYCZNA

Zestaw przezbrojeniowy na inne rodzaje gazu. 1 Dysza 2 Podkładka 3 Uszczelka

Analiza porównawcza rozwoju wybranych banków komercyjnych w latach

KRZYWA BÉZIERA TWORZENIE I WIZUALIZACJA KRZYWYCH PARAMETRYCZNYCH NA PRZYKŁADZIE KRZYWEJ BÉZIERA

u u u( x) u, x METODA RÓŻNIC SKOŃCZONYCH, METODA ELEMENTÓW BRZEGOWYCH i METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Ile wynosi suma miar kątów wewnętrznych w pięciokącie?

Przykład 3.1. Wyznaczenie zmiany odległości między punktami ramy trójprzegubowej

Ćw. 26. Wyznaczanie siły elektromotorycznej ogniwa na podstawie prawa Ohma dla obwodu zamkniętego

Podstawy termodynamiki

Komórkowy model sterowania ruchem pojazdów w sieci ulic.


9. STATECZNOŚĆ SPRĘŻYSTA UKŁADÓW PRĘTOWYCH

MECHANIKA BUDOWLI 13

SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODĄ PROPAGACJI ROZKŁADÓW

ZASADY WYZNACZANIA DEPOZYTÓW ZABEZPIECZAJĄCYCH PO WPROWADZENIU DO OBROTU OPCJI W RELACJI KLIENT-BIURO MAKLERSKIE

MODELOWANIE UKŁADÓW MECHANICZNYCH Z NIEPEWNYMI PARAMETRAMI

METODA USTALANIA WSPÓŁCZYNNIKA DYNAMICZNEGO WYKORZYSTANIA ŁADOWNOŚCI POJAZDU

Parametry stanu w przemianie izobarycznej zmieniają się według zależności

Dr Krzysztof Piontek. Metody taksonomiczne Klasyfikacja i porządkowanie

FOLIA POMERANAE UNIVERSITATIS TECHNOLOGIAE STETINENSIS Folia Pomer. Univ. Technol. Stetin. 2010, Oeconomica 280 (59), 13 20

o Puchar Pytii - Wybory Prezydenckie 2015

ZASTOSOWANIE OKRĄGŁEGO OŻEBROWANIA RUR GRZEWCZYCH W OGRZEWANIU PODŁOGOWYM

Przykład 2.3 Układ belkowo-kratowy.

Optymalizacja konstrukcji wymiennika ciepła

Kształtowanie się firm informatycznych jako nowych elementów struktury przestrzennej przemysłu

PERMUTACJE Permutacją zbioru n-elementowego X nazywamy dowolną wzajemnie jednoznaczną funkcję f : X X X

Transkrypt:

Zeszyty robemowe Maszyny Eetryczne Nr /203 (98) 233 Andrze ałas BOBRME KOMEL, Katowce WYZNACZENIE ROZKŁADU TEMERATUR STANU USTALONEGO W MODELU 2D RZY UŻYCIU ROGRMU EXCEL SOLVING STEADY STATE TEMERATURE FIELD IN TWO-DIMENSIONAL MODEL USE OF EXCEL Streszczene: W artyue przedstawono rozwązane dwuwymarowego ustaonego poa temperatur przy użycu programu Exce rogram ten został podzeony na poszczegóne arusze: DW (w tórym przedstawone są warun brzegowe, przewodność cepna, współczynn wnana cepła, oraz podzał modeu na omór bansowe, );, L, G, D (obczana est przewodność cepna mędzy sąsednm omóram); QW (zaweraące dane o wydanośc źródeł cepła w poszczegónych omórach); TO (obczona est temperatura w poszczegónych omórach anazowanego modeu) W ostatnm aruszu przedstawony został wyres rozładu poa temperatur anazowanego modeu Abstract: The two-dmensona steady state heat conducton souton wth use of Exce s presented n the paper The seven sheet are done n Exce: DW (boundary condtons, convecton coeffcent and therma conductvty are added to the dvded for rectange eements, mode);, L, G, D (therma conductvty between neghbourng ces s soved); QW (heat capacty n the ndvdua ces); TO (temperature teratve souton s carred out) On the ast sheet the therma dstrbuton graph of the smpfed pate wth two fns s shown Słowa uczowe: maszyny eetryczne, ustaony rozład temperatur Keywords: eectrca machnes, steady state temperature Wstęp rzewodzene cepła est procesem wymany cepła mędzy całam o różne temperaturze pozostaącym ze sobą w bezpośrednm ontace oega on na przeazywanu energ netyczne bezładnego ruchu cząstecze w wynu ch zderzeń roces prowadz do wyrównana temperatury mędzy całam Można wyróżnć trzy podstawowe mechanzmy transportu cepła: rzewodzene - w gazach est zwązane z ruchem moeuł przeazywanem energ z mesc o wyższe temperaturze do mesc o nższe temperaturze W całach stałych wąże sę z drganam atomów z przepływem swobodnych eetronów Konweca występue w płynach (gazy ub cecze), gdy omywaą one powerzchne o nne temperaturze nż płyn Ruch płynu może być wymuszony ub swobodny romenowane przeazane energ poprzez fae eetromagnetyczne emtowane przez powerzchnę odbane przez powerzchnę onże zapsano równane neustaonego przewodzena cepła w całach stałych zwane równanem Fourera-Krchhoffa, pozwaaące na wyznaczene poa temperatur w cee: λ T + qv c gdze: T temperatura [K], ρ gęstość g, 3 m T ρ + c τ λ współ przewodzena cepła ρ T W W m K, q V - źródło cepła [J], wetor Naba ub operator Hamtona, c cepło właścwe J g K Da cała neruchomego oraz stanu ustaonego, gdy temperatura ne zaeży od czasu, zawso opsue równane ossona: 2 q T + V 0, λ Natomast, dodatowo przy brau wewnętrznych źródeł cepła zaps upraszcza sę do równana Lapace a: 2 T 0

234 Zeszyty robemowe Maszyny Eetryczne Nr /203 (98) 2 Ops metody obczenowe Do rozwązana ustaonego poa temperatur wyorzystana została metoda bansów eementarnych W metodze te doonue sę dysretyzac modeu na tzw omór bansowe Da ażde omór wewnętrzne rozważanego obszaru można zapsać równane bansu energ uwzgędnaąc możwość wydzeena sę cepła na sute dzałana źródła cepła wewnątrz te omór oraz dopływy strumen cepła przez przewodzene od omóre sąsednch Na rysunu przedstawono omórę oraz omórę, z tóre dopływa strumeń cepła Da ażde omór brzegowe naeży uwzgędnć dopływ cepła od sąsedne omór oraz dopływ cepła od powerzchn brzegowe opsany na podstawe odpowednch warunów brzegowych I warune brzegowy da przypadu, gdy znana est temperatura T B na brzegu, wówczas strumeń cepła wyraża sę równanem: T T TB T B ( TB T ) (3) R gdze: (4) Rys Schemat do obczeń przepływu cepła pomędzy sąsednm omóram bansowym Z prawa Fourera możemy obczyć strumeń cepła a dopływa z omór do omór orzystaąc ze wzoru: T T ( T T ) () R R s s gdze: T, T temperatury w omórce,, R s - opór przewodzena cepła od węzła do powerzchn S brzegu omór -, Rs - opór przewodzena cepła od powerzchn S brzegu omór - do węzła, przewodność cepna mędzy węzłam + (2) Rys 2 Warune brzegowy I rodzau II warune brzegowy da przypadu, gdy znana est gęstość strumena cepła q& na brzegu, da tórego strumeń cepła to: & Q q& y Rys 3 Warune brzegowy II rodzau (5)

Zeszyty robemowe Maszyny Eetryczne Nr /203 (98) 235 III warune brzegowy da przypadu, gdy występue onwecyna wymana cepła z płynem o temperaturze T O przy współczynnu wnana cepła α, wówczas strumeń cepła wyraża sę równanem: TO T O ( TO T ) (6) ROB R gdze: (7) + α Dane weścowe zostały dobrane ta, aby przedstawć w sposób wdoczny rozład poa temperatur W tabe nr przedstawone dane weścowe rzy obczenu poa temperatur w programe Exce zostało wyonanych sedem aruszy auacynych, wzaemne zaeżnych od sebe oraz ósmy arusz, w tórym przedstawony est wyres powerzchnowy rozpływu poa temperatur onże opsano poszczegóne arusze: DW zaweraące dane weścowe tae a: przewodność cepną danego materału, współczynn przenana cepła oraz dysretyzac modeu na tzw omór bansowe o wymarach, (rys5) Rys 4 Warune brzegowy III rodzau oneważ w artyue przedstawone est zagadnene dwuwymarowe, węc przyęto długość 3 Wyznaczene poa temperatur modeu 2D za pomocą programu Exce W częśc te przedstawony został sposób wyznaczena poa temperatur da stanu ustaonego proste płyty z dwoma żebram przy użycu programu Exce Tabea Dane weścowe rzewodność cepna [W/m*K] Stop aumnum 200 Współczynn przenana cepła [W/m^2*K] otoczena 000 od dołu 2000 Komór bansowe [m] 0,00 0,00 Temperatura [ O C] otoczena 20 od dołu 50 Rys 5 Wdo anazowanego modeu z uwzgędnenem danych weścowych tóry zawera przewodność cepną pomędzy daną omórą, a omórą sąsedną znaduącą sę z prawe strony (rys6) Rys 6 rzewodność cepna arusza L tóry zawera przewodność cepną pomędzy daną omórą, a omórą sąsedną znaduącą sę z ewe strony (rys7)

236 Zeszyty robemowe Maszyny Eetryczne Nr /203 (98) Da anazowanego modeu uwzgędnono warune brzegowy III rodzau przy obczanu przewodnośc cepne wyorzystano wzory (2,7) QW zaweraące dane o wydanośc źródeł cepła w poszczegónych omórach W tym przypadu ość cepła doprowadzanego odprowadzanego z anazowanego modeu mus być równa zeru, co mów o poprawnośc rozwązana Rys 7 rzewodność cepna arusza L G tóry zawera przewodność cepną pomędzy daną omórą, a omórą sąsedną znaduącą sę od góry (rys8) TO obczone zostały temperatury w poszczegónych omórach anazowanego modeu (rys0) Rys 0 Rozład temperatur w poszczegónych omórach Rys 8 rzewodność cepna arusza G Na rysunu przedstawono wyres rozładu poa temperatur anazowanego modeu D tóry zawera przewodność cepną pomędzy daną omórą, a omórą sąsedną znaduącą sę od dołu (rys9) Rys Wyres powerzchnowy rozładu poa temperatur Rys 9 rzewodność cepna arusza D W przypadu aruszy, L, G, D przy obczanu przewodnośc cepne naeży uwzgędnć odpowedne warun brzegowe 4 odsumowane W artyue przedstawono ops rozwązana dwuwymarowego ustaonego poa temperatur proste płyty z dwoma żebram przy użycu arusza auacynego Exce Anazowany mode został zdysretyzowany poprzez doonane

Zeszyty robemowe Maszyny Eetryczne Nr /203 (98) 237 podzału różncowego obszaru na omór bansowe o boach,, w środu tóre znadue sę punt węzłowy reprezentuący mesce obczane temperatury Utworzone zostały arusze auacyne, gdze opsano zaeżnośc przewodnośc cepne medzy ażdą omórą, a omórą sąsaduącą, znaduącą sę z prawe ewe strony oraz z góry z dołu Zaeżnośc te zostały opsane odpowedno w aruszach o nazwe;, L, G, D Ostateczne wyn rozładu poa temperatur przedstawono w aruszu TO oraz na wyrese, przy czym da uzysana tach obczeń oneczne est włączene obczeń teracynych Gdy znana est np przewodność cepna, współczynn wnana cepła oraz rodza warunów brzegowych badanego modeu, to wówczas przedstawony sposób obczeń pozwaa na wyznaczene pó temperatur w anazowanym modeu bez onecznośc użyca drogch programów MES, używaąc programu Exce ogóne dostępnego Lteratura [] Wśnews S, Wśnews T S: Wymana cepła, WNT, 2000 [2] Sucheta A, Sora K: Rozwązywane dwuwymarowych ustaonych zagadneń przewodzena cepła przy pomocy arusza auacynego XII Sympozum Wymany Cepła Masy AGH-Kraów 2004 Autor mgr nż Andrze ałas Branżowy Ośrode Badawczo-Rozwoowy Maszyn Eetrycznych KOMEL 40-203 Katowce, a Roźdzeńsego 88 e-ma: abaas@omeatowcep