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cc198707木虫 (正式写手)
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单一流体对冰块的换热计算-续已有2人参与
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问题描述:有一个高度为30厘米，半径为8厘米的圆柱形保温杯（带真空夹层，且真空层两边都有镀银)，保温杯上下两端各自仅有一个气孔，下端进气，上端出气；在保温杯内部有一根不锈钢蛇形盘管（内径5毫米，外径6毫米，盘绕了5圈，盘绕直径10厘米，盘绕间距1厘米），蛇管内密封有温度为-10℃的冰。现从保温杯下端进气口以200升/小时灌入温度为50℃的氮气，请问保温杯上端出气口的出气温度变化规律是怎样的？ 根据上一贴的虫友提示，已完成粗略的计算。但是又遇到新的问题： 1-气体从保温杯下段进气口流入的流速预想是200升/小时，但是如何实现？而且是从过非常小的压缩机（5w）驱动氮气流动，请问在保温杯的气体流阻如何计算？该压缩机可否驱动成功？ 2-保温杯内气体和蛇管的换热计算大致出来了。。。。但是保温杯作为一个整体，静置在空气中8小时甚至10小时，假定室温在25℃，周围空气自然流动，那么保温杯和外界热量交换如何计算呢？ 再次期待大神的指点！ |
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xiaochaox
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感谢参与，应助指数 +1
cc198707: 金币+10, ★有帮助, 谢谢，我在回帖中详细回复您。 2023-07-23 22:43:53
cc198707: 金币+40, ★有帮助 2023-07-23 22:54:17
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第一个问题，氮气流量如果可以用钢瓶提供压力的话，则可通过流量计控制流量为200L/h，如果不方便用钢瓶，用迷你压缩机或者气泵的话，也应用流量计具体控制流量，至于气泵功率不好直接估算，稍微大一点就可以了，不必过于细算；第二个问题，保温杯的散热可以按自然对流传热来计算，但是需要保温杯外壁温度，这个温度不好估算，可能需要实测一下。 发自小木虫Android客户端 |
2楼2023-07-23 22:18:04
xiaochaox
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cc198707: 金币+50, ★★★很有帮助 2023-07-23 23:35:40
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氮气进入保温杯的入口和出口管道的直径相对于保温杯内腔直径是否很小呢？如果是的话，阻力估计大部分集中在入口和出口处，保温杯内部阻力应该很小（可以忽略），进出口阻力可以按照局部阻力系数大计算，单位质量的流体阻力损失约为0.5*u^2*(0.5+1)，计算出来的单位是J/kg，再根据气体流量可以折算为W。具体的可以参考化工原理教材第一章流体流动的局部阻力损失计算。 发自小木虫Android客户端 |
4楼2023-07-23 23:18:44
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5楼2023-07-23 23:19:45
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腔体内部流速降低，阻力会变小，但是内部构型复杂，不好估算。实际测量的话比较简单，弄个压力表，在进出口测一下压差即可，测压差时可以用钢瓶提供足够的流量。 发自小木虫Android客户端 |
7楼2023-07-23 23:30:41
xiaochaox
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9楼2023-07-23 23:38:48
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第一个问题：我这儿由于条件要求，只能使用功率为5W的压缩机实现200L/h的气流量。其实我更关心，如何通过理论计算换热器中的气体流动阻力，来判定该功率压缩机是否可以提供稳定的200L/h的流量，或者说如何实现保温杯中流体阻力最小，来最大化该压缩机所提供的气体流量。因为流过保温杯后的气体还有其他用途，流量不能过低，200L/h是底限。 第二个问题:我看到有comsol案例计算保温瓶自然对流散热功率的案例，但是没看明白。想着用推导公式手工验算。您这里提示的测量保温杯外壁温度，也是连续测量，绘制出从初始时刻到结束（8-10小时）过程中外壁的温度随时间的变化曲线吧？获得外壁的温度曲线后，又该如何呢？我去查看《工程传热学 第二版》的“自然对流换热”章节的案例去。谢谢！ |
3楼2023-07-23 22:54:01
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8楼2023-07-23 23:35:28
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