Кодирование тепловых задач

 

Кодирование производится для упрощения записи многочисленных вариантов задач теплообмена, встречающихся в технологических системах.

Кодированная запись тепловой задачи для каждого источника или стока теплоты имеет вид

(2.13)

 

В этой записи символы имеют следующие значения:

 

М – мерность источника или стока теплоты,

К – конфигурация зоны тепловыделения,

О – ограниченность источника,

Р – закон распределения плотности тепловыделения источника,

С – скорость движения источника,

Д – длительность функционирования источника,

Т – форма тела, на котором действует источник,

У – граничные условия теплообмена.

 

Каждый символ обозначается цифрой кода. Символ Р имеет три цифры

 

Структура кода показана в таблице (2.3.)

 

Таблица 2.3 – Структура кода тепловых задач

 

Символ	Признаки источника и тела	Коды
М	Точечный	Одномерный	Двумерный	Трехмерный	0,1,2,3
К	Точка	–	–	–
	Прямой	Плоский Полосовой	Призматический
–	Кольцевой	Круговой	Цилиндрический
–	–	–	Шаровой

Продолжение таблицы 2.3

О	Неограниченный (точечный) Ограниченный по одной оси Ограниченный по двум осям Ограниченный по трем осям
Р см.табл. (2.2)	Равномерный Линейный Экспоненциальный Нормальный несимметричный Нормальный симметричный Комбинированный	2,3 5,6
С	Неподвижный Движущийся Быстродвижущийся
Д	Мгновенный Действующий некоторое время Действующий длительное время (установившийся процесс)
Т см.табл. (2.1)	Неограниченное тело Полупространство Пластина Параллелепипед Стержень неограниченный Стержень ограниченный с одной стороны Стержень конечной длины Цилиндр Клин Шар
У	Граничные условия 1,2,3,4 рода	1,2,3,4

 

Некоторые особенности кодирования

 

Зона тепловыделения реального источника всегда имеет ограниченные размеры. Непосредственно с мерностью и ограниченностью источников связано описание конфигурации зоны тепловыделения. Ограниченность источника не может превышать его мерность. Одномерный источник может быть ограничен только в одном направлении. Двумерный источник может быть ограничен в двух направлениях (иметь форму плоской фигуры), а также может быть ограничен в одном направлении (иметь форму бесконечной полосы).

Точечные источники имеют мерность М(0), ограниченность О(0), распределение Р(000).

Одномерные источники имеют мерность М(1), ограниченность О(1), распределение Р с двумя нулями.

Двумерные источники имеют мерность М(2), могут быть ограниченными по одной или двум осям, т.е. О(1) или О(2), распределение Р с одним нулем.

 

Примеры кодирования задач с двумерными источниками

 

1. Двумерные источники М(2), ограниченные вдоль одной из осей и неограниченные по другой О(1), имеющие полосовую плоскую конфигурацию К(1), неподвижные С(0), действующие длительное время Д(2) на полупространстве Т(1) с ГУ2 У(2), т.е. известен закон распределения плотности тепловыделения, показаны на рис.2.9. Все эти источники ограничены вдоль оси x и неограничены вдоль оси y.

 

 

Рис. 2.9 – Схемы источников, ограниченных вдоль одной оси

 

2. Двумерные источники М(2), имеющие плоскую конфигурацию К(1), ограниченные по двум осям О(2), движущиеся С(1), при установившемся теплообмене Д(2) на пластине Т(2) при ГУ4 -У(4), показаны на рис.2.10.

 

 

Рис. 2.10 – Схемы источников, ограниченных вдоль обеих осей

 

 

3. Двумерные плоские источники М(2), имеющие более сложную конфигурацию, быстродвижущиеся С(2), действующие некоторое время Д(1) при ГУ2 -У(2), показаны на рис.2.11.

 

 

Рис. 2.11 – Схемы источников, имеющие сложную конфигурацию

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Для чего выполняется схематизация элементов технологических систем при описании процессов теплообмена?

2. Чем отличаются пассивные граничные поверхности от активных?

3. Как определить количество теплоты, выделенной источником за некоторое время, если известны максимальная плотность тепловыделения и закон распределения потоков на площадке между источником и нагреваемым телом?

4. Каковы особенности быстродвижущихся источников теплоты?

5. Из каких групп символов состоит код, описывающий особенности тепловых задач?

 

Задачи

 

Составьте коды тепловых задач.

1.

 

Рис. 2.12 – Источник быстродвижущийся, граничные условия 4 рода, теплообмен установившийся

 

2.

 

 

Рис. 2.13 – Источник неподвижный, граничные условия 2 рода, теплообмен установившийся

 

 

3.

 

 

Рис. 2.14 – Источник движущийся, граничные условия первого рода, теплообмен неустановившийся

 

 

4.

 

Рис. 2.15 – Источник неподвижный, граничные условия 2 рода, теплообмен неустановившийся