[讨论] 金属板过水的热传计算

楼主: caron0225 (淯仔)   2021-09-08 12:24:13
最近工作上遇到一个热传计算的问题,想求助版上神人们的看法
有一个初始温度T1的金属板浸水降温,上下两面都与水接触
相对宽度与长度方向足够远的金属板厚度中心位置,只考虑热量只沿厚度方向
(往上与往下)流失。
冷却水假设恒定温度T0(可能是因为水一直不断更新,水温不会升高,不考虑对流)。
给定金属板的热传导系数k,比热容c,密度p,
有一个年代久远不知道哪里来的冷却计算公式(目前没人懂,但是蛮准的,误差不超过5度)
公式如下图
https://imgur.com/c35o8xW
想了解这公式如何推导出来的,我自己尝试建立这个模型的热传方程(找不到前辈问)
如下图
https://imgur.com/avN9pb8
我本身没学过热传学,自己上网查一些资料与计算范例后,假设出来的模型。
得出来的结果跟那个神祕的冷却公式只差一个系数pi
但是看了很多类型的例题,通常只有几何有牵涉到圆形或是球形才会有pi出现
自己考虑的是一个长矩形金属板,不应该有这个pi。
但是少了这个pi,跟实务上的误差差很大...(20度以上吧)
这点让我困惑很久,所以来这版上寻求神人的协助!!
在这先感谢版上大大耐心看完我的问题!!
作者: HinatsuruAi (雏鹤 あい)   2021-09-09 08:08:00
你可能要画图示意一下你的问题上下都有接触到流动的水我看公式的意思是单面计算单面接触
作者: sam11937 (神秘how小人物)   2021-09-09 09:31:00
比较好奇实务上的温度是怎量
作者: shiow1026 (CannonDick)   2021-09-09 13:17:00
这是分离变量法解PDE pi项应该是假设出的周期函数之一你可以往Separation & Variables方向去查这个应该是蛮经典的PDE解法可以查Youtube (Heat Transfer L14 p2) 这里面有提到这种问题 建议先列出Energy equation (含时间项)再给BC和IC去解PDE 就能解决8成的问题了
作者: UMChen (UM)   2021-09-10 23:04:00
先算Biot 数看是否用lumped capacitance model
楼主: caron0225 (淯仔)   2021-09-15 10:23:00
感谢大家的回复与建议

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