задача по теплообмену

[an_rushin 128]

ищу методику решения задачи.

.

имеется конструкция, которая в рабочем режиме выделяет тепло вследствие трения зубчатых колес. шестерни погружены в масло. назовем конструкцию трансмиссией. масло в трансмиссии не должно превысить 130°С, потому избыточную энергию следует отвести в окружающую среду. есть условие, что избыточная энергия трансмиссии на 70% отводится за счет воды через радиатор и 30% за счет обдува воздухом.
нужно посчитать эффективность обдувающего рукава и установить, выполняются ли им требуемые 30%.
о трансмиссии известно, что в рабочем режиме она выделяет 7 kW тепла.

.

правильно ли будет решение, если от 7 kW взять 30%, т.е. 2.1 kW, приложить их к трансмиссии как граничное условие и задействуя только обдувающий рукав при отключении воды радиатора, посмотреть, выполняются ли 130°С в масле трансмиссии?
что-то мне никак не позволяет принять это решение, но не пойму, что именно. помогите мне, пожалуйста.

 

Изменено 30 марта 2019 пользователем an_rushin

[MotorManiac 130]

При отключении теплоносителя, вы будете снимать 7кВт, но уже только одним воздухом. Посчитайте какая температура получится если обдувать картер, корпус, девайс (нужное подчеркнуть) посредством воздушной обдувки. По сути задача состоит в определении коэффициентов конвективного теплообмена.

[soklakov 1 476]

13 часа назад, an_rushin сказал:

правильно ли будет решение, если от 7 kW взять 30%, т.е. 2.1 kW, приложить их к трансмиссии как граничное условие и задействуя только обдувающий рукав при отключении воды радиатора, посмотреть, выполняются ли 130°С в масле трансмиссии?

конечно, лучше сразу и воду и воздух считать. но можно и по кускам, норм. по крайней мере, если пути тепла не пересекаются. наверняка лучше с картинкой.

[MotorManiac 130]

расчетную схему выкладывайте

[danzas 103]

14 часа назад, an_rushin сказал:

....есть условие, что избыточная энергия трансмиссии на 70% отводится за счет воды через радиатор и 30% за счет обдува воздухом.

Нет. Этого не будет.

Плотность воды на три порядка выше плотности воздуха,

соответственно коэффициент теплоотдачи по воде примерно

на 2 - 3 порядка больше, чем по воздуху.

Дабы получить теплоотвод по воздуху одного порядка, что и по воде,

на коробке передачи должно быть оребрение, как у мотора мотоцикла, да еще и принудительный обдув.

[an_rushin 128]

9 часов назад, MotorManiac сказал:

При отключении теплоносителя, вы будете снимать 7кВт, но уже только одним воздухом. Посчитайте какая температура получится если обдувать картер, корпус, девайс (нужное подчеркнуть) посредством воздушной обдувки. По сути задача состоит в определении коэффициентов конвективного теплообмена.

 

правильно, речь идет о коэффициенте теплопередачи. при обдуве одним воздухом, температура масла объекта "трансмиссия" не должна упасть до 130°С, иначе зачем бы нужна была вода.

 

 

Изменено 31 марта 2019 пользователем an_rushin

[an_rushin 128]

уважаемый соклаков,
я тоже прихожу к убеждению, что считать частями даст не самый, но приемлимый для инженерного расчета результат. наверное, ошибка будет сокрыта в изменяющемся коэфф. теплопередачи, когда работают оба пути охлаждения.
да, пути охлаждения не пересекаются.
спасибо!

 

8 часов назад, danzas сказал:

Нет. Этого не будет.

Плотность воды на три порядка выше плотности воздуха,

соответственно коэффициент теплоотдачи по воде примерно

на 2 - 3 порядка больше, чем по воздуху.

Дабы получить теплоотвод по воздуху одного порядка, что и по воде,

на коробке передачи должно быть оребрение, как у мотора мотоцикла, да еще и принудительный обдув.

 

спасибо за ответ.
боюсь, вы не поняли условия задачи. речь идет не приравнивании эффективности водяного и воздушного охлаждения, а о пропорциях, в которых требуется отвести избыточную энергию разными путями. ну это как два дворника метут один двор, один должен вымести перед тремя подъездами и другому остался только один подъезд. у первого в руках широкая метла, у другого веник. первый дворник управится за час, другой управится за два часа, но оттого пропорции три подъезда на один подъезд не изменятся.

Изменено 31 марта 2019 пользователем an_rushin

[AlexKaz 1 826]

26 минут назад, an_rushin сказал:

но оттого пропорции три подъезда на один подъезд не изменятся.

30 минут назад, an_rushin сказал:

ечь идет не приравнивании эффективности водяного и воздушного охлаждения, а о пропорциях, в которых требуется отвести избыточную энергию разными путями.

 

23 часа назад, an_rushin сказал:

нужно посчитать эффективность обдувающего рукава и установить, выполняются ли им требуемые 30%.

Так Вам и написали, что эффективность стремится к нулю. Хотя при хорошем компрессоре сдует и все 7 кВт, и в минус уйдёт при желании.

 

Проблема возникнет в другом месте: каким образом охлаждать компрессор. Но это уже другая история...

[danzas 103]

1 час назад, an_rushin сказал:

боюсь, вы не поняли условия задачи. речь идет не приравнивании эффективности водяного и воздушного охлаждения, а о пропорциях, в которых требуется отвести избыточную энергию разными путями. ну это как два дворника метут один двор, один должен вымести перед тремя подъездами и другому остался только один подъезд. у первого в руках широкая метла, у другого веник. первый дворник управится за час, другой управится за два часа, но оттого пропорции три подъезда на один подъезд не изменятся.

Вы совершенно правы, у меня абсолютно нет вашего опыта и познаний о работе дворника.

Ммммм, по-моему вы зарываете свои таланты...

Загружайте конструкцию и описание устройства и мы поговорим о пропорциях.

Коллеги, ТС не загружает устройство, а начинает нами манипулировать, 

по-ходу опять какое-то гонево. 

Девайс выгрузить - ему в лом, а нам-де в радость за него что-то додумывать,

причем он, бедняга, извелся нам тупым пояснять.

(Comedy woman: Я на раёне пояснила - я в думе поясню).

[AlexKaz 1 826]

Возвращаясь к вопросу топикстартера.

Есть кусок масла с теплоемкостью c и дельтой температуры  dT. 

Имеет формулу источника

Q=c*dT

Сумма стоков и источника:

c*dT-2.1-4.9=0.

Если выкинуть 4.9 кВт:

с*dT=2.1 кВт.

Т.е. критическая температура для случая ТС уже не 130 град, а 130*2.1/7. Проверяйте.

Изменено 31 марта 2019 пользователем AlexKaz

[soklakov 1 476]

В 31.03.2019 в 22:31, AlexKaz сказал:

критическая температура для случая ТС уже не 130 град, а 130*2.1/7.

редкая птица делит градусы цельсия.

[AlexKaz 1 826]

3 часа назад, soklakov сказал:

редкая птица делит градусы цельсия.

Приращение, Александр.

[vasyam 483]

В 01.04.2019 в 00:31, AlexKaz сказал:

Т.е. критическая температура для случая ТС уже не 130 град, а 130*2.1/7. Проверяйте.

Не согласен, вы таким образом уменьшаете дельту и заведомо уменьшаете мощность воздушного теплообмена.

 

    

 

 

Все правильно ТС собирается считать

Исходные данные

Вся мощность 7кВт, 4,9кВт отводит вода, 2,1 кВт отводит воздух

Температура масла в установившемся режиме 130 градусов, и она одинакова для обоих видов теплообмена, если ее менять получиться заведомо ложный результат.

И по поводу того что 30% воздух не отведет, мощность зависит не только от коэффициента теплоотдачи, но еще от дельты и площади. К примеру температура воды выше и площадь мизерная (вода сама будет охлаждаться в радиаторе и на выходе из него, у нее температура будет выше, чем у воздуха, какова площадь контакта воды с маслом тоже неизвестна), у воздуха дельта больше и площадь. Так что все может быть.

 

В 31.03.2019 в 22:02, AlexKaz сказал:

Так Вам и написали, что эффективность стремится к нулю

Возможно так и есть, только ТС посчитать ее надо

В 31.03.2019 в 21:24, an_rushin сказал:

я тоже прихожу к убеждению, что считать частями даст не самый, но приемлимый для инженерного расчета результат. наверное, ошибка будет сокрыта в изменяющемся коэфф. теплопередачи, когда работают оба пути охлаждения.
да, пути охлаждения не пересекаются.

Если пути не пересекаются, то коэффициент тоже вряд ли измениться (надо конструкцию смотреть), я бы по крайней мере тоже так считал

Изменено 2 апреля 2019 пользователем vasyam

[AlexKaz 1 826]

15 минут назад, vasyam сказал:

Не согласен, вы таким образом уменьшаете дельту и заведомо уменьшаете мощность воздушного теплообмена.

Обоснование из теплотехники есть кроме моих выкладок?

18 минут назад, vasyam сказал:

Температура масла в установившемся режиме 130 градусов, и она одинакова для обоих видов теплообмена, если ее менять получиться заведомо ложный результат.

Ну так и разделите объёмы масла. Вот 2.1/7 объёма при 130 градусах приходится на воздух, 4.9 на воду. ТС же предлагал брать полный объём.

[vasyam 483]

1 минуту назад, AlexKaz сказал:

Обоснование из теплотехники есть кроме моих выкладок?

Уравнение теплового баланса для агрегата будет иметь вид

Q=Qводы+Qвоздуха

Qводы и Qвоздуха вычисляется по формуле Ньютона-Рихмана, которую я приводил выше

11 минуту назад, AlexKaz сказал:

Ну так и разделите объёмы масла. Вот 2.1/7 объёма при 130 градусах приходится на воздух, 4.9 на воду. ТС же предлагал брать полный объём.

Не понял причем здесь объем. Эффективность теплообмена зависит от площади контакта, дельты температур, и коэффициента теплопередачи.

 

[vasyam 483]

 .

Изменено 2 апреля 2019 пользователем vasyam

[AlexKaz 1 826]

Qисточник+Qстоков=0;

Источники можно записать как

Q=С*dT=7 кВт или 

Q=Q1+Q2=C1*dT+C2*dT = с*V1*dT+c*V2*dT или Q=С*dT= c*V*(dT1+dT2)=с*V*dT1+c*V*dT2

Как видно, 2.1 кВт = с*V1*dT или 2.1 кВт =  c*V*dT1 = > с*V1*dT=c*V*dT1 => V1*dT=V*dT1

Т.е. при равной удельной теплоёмкости или используете другой объём, или другую температуру.

 

Делим генератор 2.1 кВт на полный объём:

1) Q1/V =  с*V1*dT/V = c*dT*dT1/dT=c*dT1

2) Q1/V =   c*V*dT1/V=c*dT1

 

Т.е. по моим выкладкам критическая dT меньше 130 градусов для полного объёма.

 

Я же не говорю, что я прав. Я лишь хочу, чтобы кто-то перепроверил правильность.

 

Изменено 2 апреля 2019 пользователем AlexKaz

[vasyam 483]

9 минут назад, AlexKaz сказал:

Q=С*dT=7 кВт

Что такое C ?

Если это удельная теплоемкость то вы получите не кВт, а дж/кг что не одно и то же

Изменено 2 апреля 2019 пользователем vasyam

[AlexKaz 1 826]

Теплоёмкость полная https://ru.wikipedia.org/wiki/Теплоёмкость

Изменено 2 апреля 2019 пользователем AlexKaz

[vasyam 483]

29 минут назад, AlexKaz сказал:

Q=С*dT=7 кВт  Дж или 

Q=Q1+Q2=C1*dT+C2*dT = с*V1*dT+c*V2*dT или Q=С*dT= c*V*(dT1+dT2)=с*V*dT1+c*V*dT2

Как видно, 2.1 кВт Дж = с*V1*dT или 2.1 кВт Дж =  c*V*dT1 = > с*V1*dT=c*V*dT1 => V1*dT=V*dT1

Все что вы написали относиться к общему количества тепла которое содержится в масле. Но нас оно не интересует. Нас интересуют не Дж, а Дж/с. Т.е количество тепла которое мы в единицу времени должны снять с агрегата. Т.е. 7кВт это может как нагрев вагона масла на десятые доли градуса, или стакан масла до сотен градусов за одну секунду. 

Нас же интересует мощность теплообмена. Т.е нам не интересно сколько там объем масла и вся энергия которая в нем содержится, нам важно обеспечить отвод тепла в одну секунду.

Изменено 2 апреля 2019 пользователем vasyam