Mam pudełko (jak pokazano poniżej). Znam temperaturę na zewnątrz pudełka (na przykład możesz użyć 293K) i zakładam, że temperatura wewnątrz pudełka jest początkowo taka sama jak na zewnątrz pudełka.
Mam w pudełku 6000 kurczaków. Wytwarzają łącznie 15,8 W ciepła, z czego 8 W to ciepło jawne.
Jeśli pudełko jest uszczelnione i nie ma wentylacji, jak obliczyć zmianę temperatury w czasie? Czy byłby to prosty przypadek ?
Oczywiście w prawdziwym świecie nie zostawiłbym 6000 kurczaków w pudełku do przegrzania. Jak mogę obliczyć zmianę temperatury w czasie, jeśli wentyluję skrzynkę z prędkością 4 m3 / s?
Edycja : Materiał byłby materiałem pokrytym PVC (jak na stronie ciężarówek / ciężarówek). Znalazłem wartość R wynoszącą 0,16 m²K / W dla tego rodzaju materiału, a jego grubość wynosiłaby około 0,75 mm.
źródło
Odpowiedzi:
Zrób zdjęcie systemowe, jak poniżej.
Załóżmy, że wytwarzanie ciepła jest równomierne w całym pojemniku, pojemnik jest (głównie) powietrzem, a powietrze jest dobrze wymieszane. Równanie bilansu energii daje
gdzie jest oporem cieplnym zdefiniowanym jakoRT
Rzuć to w następujący formularz
z
Rozważ lewą stronę jako względną różnicę temperatury wewnątrz pojemnika w stosunku do powietrza (można to wyrazić jako wartość procentową po pomnożeniu przez 100). Weź pod uwagę jako czas obrotu (jak często wymieniana jest cała objętość powietrza w pojemniku).τ
Teraz weź dwie skrajności.
Sprawa A
W limicie, którego nie wentylujesz, . W przypadku dużych wyrażenie jest zbliżone doτ→∞ α
Aby utrzymać wnętrze pojemnika jak najbliżej zewnętrznej temperatury powietrza, należy mieć największą powierzchnię ścianki do objętości pojemnika i mieć niski opór cieplny. Jako skrajną analogię najlepszym rozwiązaniem byłoby użycie cienkościennej metalowej kuli, w której mieszczą się wszystkie kurczaki.
Przypadek B
W granicach, którą dobrze wentylujesz, . W przypadku małej wyrażenie jest przybliżone jakoτ→0 α
Aby utrzymać wnętrze pojemnika możliwie najbliżej temperatury powietrza zewnętrznego, należy zapewnić wysoki przepływ powietrza (niski ) i zastąpić powietrze gęstszym gazem o wyższej pojemności cieplnej. Zatem ponownie według skrajnej analogii, nie wentyluj pojemnika helem (z innych powodów, które mogę sobie wyobrazić :-)).τ
Podsumowanie
Co ciekawe, przypadek B sugeruje, że mimo wszystko inne równość, chłodzenie będzie bardziej wydajne w chłodniejsze dni niż w upalne dni.
źródło