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热传导方程式(或称热方程)是一个重要的偏微分方程,它描述一个区域内的温度如何随时间变化。热传导在三维的等方向均匀介质里的传播可用方程式表达,其中u =u(t, x, y, z) 表温度,它是时间变量 t 与 空间变量 (x,y,z) 的函数。 /是空间中一点的温度对时间的变化率。 uxx, uyy 与 uzz 温度对三个空间座标轴的二次导数。k决定于材料的热传导率、密度与热容。如果考虑的介质不是整个空间,则为了得到方程唯一解,必须指定 u 的边界条件。如果介质是整个空间,为了得到唯一性,必须假定解的增长速度有个指数型的上界,此假定吻合实验结果。
希望帮到你
这道题还缺少一些必要的条件,所以,不可能计算出来。
首先,本题还缺少必要参数2个:表面传热(换热)系数、PP塑料膜的密度。表面传热(换热)系数是环境(烘箱里的传热媒介物,如高温空气、高温炉壁等)与PP塑料膜表面之间发生热量交换的重要参数,没有它就无从进行冷热物体间热量传递(但真空中黑体辐射除外)计算。第二个参数——PP塑料膜的密度,在不稳定传热中不可缺少,因为密度与比热容的乘积反映了该物体吸热(蓄热)能力的大小。比如说,体积、形状一样,但密度不同(其他物性参数相同)的两个物体,在相同的情况下进行热交换,则密度小的物体对温度的反应要比密度大的物体要快(如是加热,就升温快,否则降温快)。 第二,从理论上来说,烘箱是100℃,圆柱中心(表面也一样)不可能达到100℃,总是有温差的。 第三,如果本题给的条件充足,即再补上换热系数与密度,计算方法也因具体条件(具体参数的数值大小)而异。也就是说,根据物体的几何尺寸、密度、比热、导热系数和传热系数的相互关系,决定着传热计算方法。计算方法有如下几种:1、集中(总)参数法。此法要求?Bi?准数(由传热系数、导热系数、物体尺寸决定)非常小。这是可直接理论计算的一种方法。
2、如果本问题可作一维求解,则有理论分析解,有具体的公式(是用傅里叶级数表达的),但需要先求解某超越方程的特征值,故有一定的难度。因此,常将此法采用作图(诺谟图)求解。
3、如果本问题是二维问题,一般要数值计算求解了,需要编程序。
4、利用专业软件进行计算。如CFX、Fluent等。
上述方法1、2、3,均可在《传热学》中找到,而方法4需要专用软件和专人计算。
很遗憾,没能解决你的问题,但希望对你有所帮助。?
———————(补充)———————
见楼主这么心急,我就用方法2的图解法计算下。作为估计算法,或许有较大的误差,但希望对楼主有所帮助。因有些希腊字母打不出来,故先对计算所需图进行说明,今后或许楼主能用上。首先,假定中心温度要求达到95度,那么纵坐标的意义是:
(加热完成时圆柱的中心温度—加热前圆柱初始温度)/(烘箱温度—圆柱初始温度)=
(95-20)/(100-20)=0.0625
第二、横坐标:a*加热所需时间/R^2=a*t/R^2
这里?a=导热系数/(密度*比容)=0.2/(900*1900)=0.117*10^-6?m^2/s
第三、图中线的计算r/R?=0/0.3?=?0(注:r=0即表示中心,R=0.3)
下面是计算:
按照纵坐标和图中线的值,得到横坐标值约为:0.6
即?0.6=(0.117*10^-6*t)/0.3^3
求得?t=461538?s?=128?h=5.3?D
加热时间5天多,主要是烘箱的温度过低,如能将烘箱的温度提高到200度,则要1.6天,但太高温度会影响加热质量。所以,烘烤物件时,不宜加热大件的实心件,否则为保证加热质量,就必须要牺牲时间了。除了烘烤温度和物件尺寸影响加热时间外,炉内物件的摆放也很重要。
再精确的计算就需要楼主给出很详细的情况了。如需要用软件计算,我可以找我朋友,但现在不行,我和朋友都已经回家了,要过年后才能见面。
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