Тепломассоперенос

[ViktorArs]

Здравствуйте. Пытаюсь решить задачу, связанную с конвекцией и теплопередачей. Прочитал множество статей. В универе оканчивал специальность электронику, поэтому вопросы:
Суть задачи: в незамкнутом пространстве имеется источник тепла, температура которого 200°С. Необходимо построить температурное поле в пространстве.
Необходимо совместно решить ур-я движения, энергии и пуассона. Как это делается? Даже не знаю как и с чего начать и . . . . . Вобщем требуется методика как такое считать. Литературы прочитано много. Нужен бы подробный пример с объяснениями что как где и почему. В литературе все описывается поверхностно. А чтоб научиться решать надо соответствующую специальность оканчивать там где этим занимаются. По статьям из журналов, не посвященный человек очень долго будет разбираться.
Заранее благодарен.

[Pphantom]

В такой "постановке задачи" таки придется оканчивать соответствующую специальность (и то, возможно, не хватит). Это, видите ли, примерно эквивалентно запросу "хочу создать электронное устройство".

[ViktorArs]

Спасибо.
Хорошо, а как надо поставить вопрос?
Или чего не хватает для полноты вопроса?
Какие стороны вопроса еще надо затронуть?

[Pphantom]

Форма источника тепла. Его температура поддерживается постоянной или нет? Если второе - из чего источник состоит. Параметры окружающей среды (детально - а то считать конвекцию в вакууме неинтересно). Внешнее поле (гравитационное; остальное, по-видимому, несущественно). С какой точностью (для какой цели) требуется получить результат. На каком максимальном расстоянии от источника.

[ViktorArs]

Ясно. Спасибо. Я просто думал что итак утруждаю расспросами и такими вещами подробными думал не утомлять людей.

Pphantom в сообщении #1105772 писал(а):

Форма источника тепла. Его температура поддерживается постоянной или нет? Если второе - из чего источник состоит.

Форма известна, вся геометрия известна.
В принципе температура медленно повышается, но почти уверен что принять ее неизменной будет вполне достаточно.
Из чего состоит - имеется ввиду материал?

Pphantom в сообщении #1105772 писал(а):

Параметры окружающей среды (детально - а то считать конвекцию в вакууме неинтересно).

Может скажу глупость, но количественное содержание различных газов в воздухе мне не известно. А температура и влажность воздуха - даны. Нужно ли еще что-то? (температуропроводность, коэф теплопроводности, теплоемкость, вязкость - тоже из справочников известна, при 20 градусах)

Pphantom в сообщении #1105772 писал(а):

Внешнее поле (гравитационное; остальное, по-видимому, несущественно).

Так точно! Гравитационное, остальное несущественно.

Pphantom в сообщении #1105772 писал(а):

С какой точностью (для какой цели) требуется получить результат.

Вот тут вопрос не очень для меня ясен. Не могу пока знать какая точность нужна. Это еще потому что не знаю какой точности расчета можно достичь, т.к. ни разу не считал. Скажу, например, точность 1 градус. Ответят что я с луны свалился и это не достижимая огромная точность.
Цель - узнать температуру в идеале в любой точке над нагретой поверхностью.

Pphantom в сообщении #1105772 писал(а):

На каком максимальном расстоянии от источника.

Пол метра, максимум.

Спасибо за ответы.

[Pphantom]

ViktorArs в сообщении #1105778 писал(а):

Ясно. Спасибо. Я просто думал что итак утруждаю расспросами и такими вещами подробными думал не утомлять людей.

А иначе все равно на вопрос не ответить.

ViktorArs в сообщении #1105778 писал(а):

Форма известна, вся геометрия известна.

Известна - это не ответ на вопрос, какая она. Это тоже важно.

ViktorArs в сообщении #1105778 писал(а):

В принципе температура медленно повышается, но почти уверен что принять ее неизменной будет вполне достаточно.

Ну что ж, это упрощает дело, хотя лучше излагайте подробнее.

ViktorArs в сообщении #1105778 писал(а):

Из чего состоит - имеется ввиду материал?

Да. Собственно, вопрос в том, надо ли считать теплоперенос в источнике или нет.

ViktorArs в сообщении #1105778 писал(а):

Может скажу глупость, но количественное содержание различных газов в воздухе мне не известно. А температура и влажность воздуха - даны. Нужно ли еще что-то? (температуропроводность, коэф теплопроводности, теплоемкость, вязкость - тоже из справочников известна, при 20 градусах)

Это воздух первоначально при обычных условиях?

ViktorArs в сообщении #1105778 писал(а):

Вот тут вопрос не очень для меня ясен. Не могу пока знать какая точность нужна. Это еще потому что не знаю какой точности расчета можно достичь, т.к. ни разу не считал. Скажу, например, точность 1 градус. Ответят что я с луны свалился и это не достижимая огромная точность.
Цель - узнать температуру в идеале в любой точке над нагретой поверхностью.

А Вы все-таки подумайте и определитесь. Насколько это реалистично - уже следующий вопрос. Нет смысла делать не то, что нужно, а то, что можно.

[ViktorArs]

Цитата:

А иначе все равно на вопрос не ответить.

1 - воздух 2 - нагревательный элемент 3 - дерево
Все статьи что читал, везде ограниченное пространство, наверно и мне надо будет задаться границами L и H. Они есть, но наверно их надо будет уменьшить.

Цитата:

Известна - это не ответ на вопрос, какая она. Это тоже важно.

У нагретого элемента прямоугольная форма. ДхШхВ примерно 30х20х15 см, точно если, можно измерить будет.

Цитата:

Ну что ж, это упрощает дело, хотя лучше излагайте подробнее.

Я планировал делать измерения в натурном эксперименте, по мере нагрева элемента. Т.е. не выставлять конкретное значение температуры и ждать уст. режима, так никакого времени не хватит. Можно будет месяц просидеть. Элемент нагревается медленно. На вскидку по ощущениям 1 градус за минут 5-7.

Цитата:

Да. Собственно, вопрос в том, надо ли считать теплоперенос в источнике или нет.

Сталь. Нерж. Температура поверхности источника известна. Думаю внутри считать не нужно. Хотя это вопрос, если это критично и стоит считать, то буду считать.

Цитата:

Это воздух первоначально при обычных условиях?

Да. Именно.

Цитата:

А Вы все-таки подумайте и определитесь. Насколько это реалистично - уже следующий вопрос. Нет смысла делать не то, что нужно, а то, что можно.

Хорошо, я обдумаю и напишу мысли. Огромное спасибо за ответы.

[Pphantom]

ViktorArs в сообщении #1105786 писал(а):

Думаю внутри считать не нужно. Хотя это вопрос, если это критично и стоит считать, то буду считать.

Наоборот, если без этого можно обойтись, то крайне желательно это и сделать.

Теперь дальше. Насколько я понимаю, какое-то принудительное движение воздуха у всего этого отсутствует и появляется только за счет конвекции? Тогда вместо полноценной газодинамики (что сложно) лучше решать уравнение теплопроводности, засунув в него эффективный коэффициент конвективной теплопроводности.

[ViktorArs]

Хорошо. Спасибо.
Да. Кроме нагрева ничего больше нет.
Где про эффективный коэффициент почитать (популярное изложение) и как преобразуются уравнения?
А если всеже считать газодинамику то это очень сложно и проблемно? (Готов планомерно и последовательно трудиться)
Пс: на вопрос который просили обдумать, обдумываю. Не забыл.

[Pphantom]

ViktorArs в сообщении #1105893 писал(а):

Где про эффективный коэффициент почитать (популярное изложение) и как преобразуются уравнения?

Уравнение-то останется обычным уравнением теплопроводности, а вот коэффициент теплопроводности в нем надо будет аккуратно записать. По идее, в сети довольно много текстов на тему оценки эффективного коэффициента конвективной теплопроводности для таких случаев (конкретную ссылку не подскажу - самому сначала искать надо, меня обычно немного другие объекты интересуют). В воздухе, наверное, надо будет учесть еще и лучистую теплопроводность, а в доске вместо них обоих появится обычная.

[EvgenyGR]

ViktorArs в сообщении #1105725 писал(а):

Суть задачи: в незамкнутом пространстве имеется источник тепла, температура которого 200°С.

Источников тепла с температурой не бывает, у источников мощность. Потери тепла, рассевание мощности идет через тепловое излучение, конвекцию и теплообмен. Все это не трудно почитать. Посмотрите по справочникам. Потери через излучение закон Стефана — Больцмана. По конвективным потерям поищите сами, потерями через дерево можно пренебречь.

[Pphantom]

EvgenyGR в сообщении #1106359 писал(а):

Источников тепла с температурой не бывает, у источников мощность.

Если температура источника поддерживается постоянной, то существенна именно она (отдаваемая мощность при этом будет меняться со временем).

[EvgenyGR]

Pphantom в сообщении #1106361 писал(а):

Если температура источника поддерживается постоянной, то существенна именно она (отдаваемая мощность при этом будет меняться со временем).

Вы правы, но мне источник тепла с постоянной температурой слух режет. Привычнее просто тело с постоянной температурой.

Но главное я не понимаю постановки задачи. Что человек хочет получить. Что тут означает "Необходимо построить температурное поле в пространстве"?

[ViktorArs]

Может я не ясно выразился.
Необходимо знать температуру над нагретым элементом - как она меняется в зависимости от высоты. Вроде как ясно, что если есть конвекция, то если взять конкретную точку над поверхностью, то т-ра там будет постоянно меняться/колебаться. Но не будет же она гулять в огромных пределах. Вот хочу рассчитать в какой-то степени установившийся режим данной системы.

[EvgenyGR]

По сути у Вас есть восходящий поток теплого воздуха, температуру которого Вы и измеряете. Воздух нагревается над горячей поверхности до какой температуры успеет и поднимается с определенной скоростью остывая с высотой за счет теплового излучения и перемешивания с холодным воздухом. Ели поток теплого воздуха ламинарный, что очень может быть, то перемешиванием пренебрегаем, остается тепловое излучение. Можно считать что теплый воздух идет как бы в трубе. Скорее всего эффект потерь от теплового излучения будет так же не велик, так как температура нагретого воздуха едва ли будет существенно выше температуры окружающего воздуха. Т.е. то же пренебрегаем. Остается оценить скорость потока теплого воздуха.