Исследование процесса охлаждения в условиях естественной и вынужденной конвекции газа: Методические указания к лабораторной работе № 1 по курсу «Криогенные технологии в медицине и биологии», страница 9

Аналогичным образом редактируются ячейки расчета критерия Нуссельта и т.д. Результатом редактирования  является сложная формула вычисления α (рис. 16), которая включает в себя весь алгоритм, показанный на рис. 1. Ячейка В23 используется для расчета коэффициента теплоотдачи, только исходными данными являются  ячейки, содержащие значения T1,  T2 и Y2 (В5, В6, В7).

A

B

C

D

Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2*К)

24,9816

=ЕСЛИ(9,81*СМЕЩ(Свойства!$G$1;$B$5-69;0)*($B$6-$B$5)*СТЕПЕНЬ($B$7;3)/ СТЕПЕНЬ(СМЕЩ(Свойства!$Е$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$B$1;$B$5-69;0);2)* СМЕЩ(Свойства!$E$1;$B$5-69;0)* СМЕЩ(Свойства!$C$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$F$1;$B$5-69;0)<10^9;0,75; ЕСЛИ(9,81*СМЕЩ(Свойства!$G$1;$B$5-69;0)*($B$6-$B$5)*СТЕПЕНЬ($B$7;3)/ СТЕПЕНЬ(СМЕЩ(Свойства!$Е$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$B$1;$B$5-69;0);2)* СМЕЩ(Свойства!$E$1;$B$5-69;0)* СМЕЩ(Свойства!$C$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$F$1;$B$5-69;0)>6*10^10;0,15;0,4))* СТЕПЕНЬ(9,81*СМЕЩ(Свойства!$G$1;$B$5-69;0)*($B$6-$B$5)*СТЕПЕНЬ($B$7;3)/ СТЕПЕНЬ(СМЕЩ(Свойства!$Е$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$B$1;$B$5-69;0);2)* СМЕЩ(Свойства!$E$1;$B$5-69;0)* СМЕЩ(Свойства!$C$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$F$1;$B$5-69;0); ЕСЛИ(9,81*СМЕЩ(Свойства!$G$1;$B$5-69;0)*($B$6-$B$5)*СТЕПЕНЬ($B$7;3)/ СТЕПЕНЬ(СМЕЩ(Свойства!$Е$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$B$1;$B$5-69;0);2)* СМЕЩ(Свойства!$E$1;$B$5-69;0)* СМЕЩ(Свойства!$C$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$F$1;$B$5-69;0)<10^9;0,25; ЕСЛИ(9,81*СМЕЩ(Свойства!$G$1;$B$5-69;0)*($B$6-$B$5)*СТЕПЕНЬ($B$7;3)/ СТЕПЕНЬ(СМЕЩ(Свойства!$Е$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$B$1;$B$5-69;0);2)* СМЕЩ(Свойства!$E$1;$B$5-69;0)* СМЕЩ(Свойства!$C$1;$B$5-69;0)/ СМЕЩ(Свойства!$F$1;$B$5-69;0)>6*10^10;0,33;0,3)))* СМЕЩ(Свойства!$F$1;$B$5-69;0)/ $B$7

Рис. 16. Вычисление коэффициента теплоотдачи

Полученные выражения  для определения коэффициента теплоотдачи позволяют выполнить исследование зависимостей α = f(T1) при T2 = const или α = f(T2) при T1 = const, а также определить удельные тепловые потоки с объектов конвективного охлаждения при заданных граничных условиях: q2-1 = f(T1) при T2 = const или  q2-1 = f(T2) при T1 = const.

Для выполнения численного эксперимента по определению зависимости α = f(T1) при T2 = const  принимаем значение температуры объекта охлаждения –2 ˚С ≤  T2 ≤ 37 ˚С. Например, T2 = –2 ˚С.

На свободном месте листа «Естественная конвекция» вводим значение  T2 в градусах Цельсия. В следующей строке осуществляется пересчет температуры  T2 по абсолютной шкале.

A

B

C

26

Зависимость коэффициента теплоотдачи от температуры газа

27

28

Температура объекта охлаждения, ºС

-2

29

Температура объекта охлаждения, К

=B28+273

Рис. 17. Ввод исходных данных для исследования зависимости

α = f (T1)  при T2 = const 

Далее в новой строке формируем массив T1(i) в диапазоне        80 ≤ T1(i) ≤ 270 К (см. рис.18). Шаг изменения температуры ∆T1 = 5 К.

A

B

C

D

26

Зависимость коэффициента теплоотдачи от температуры газа

27

28

Температура объекта охлаждения, ºС

-2

29

Температура объекта охлаждения, К

271

30

Температура газа, К

80

=C30+5

Рис. 18. Ввод линейного массива исходных данных T1(i)

Для расчета значений коэффициента теплоотдачи копируем в следующую строку комплексную формулу для вычисления α. Ссылки комплексной формулы на исходные данные необходимо изменить на соответствующие ячейки T1(i), T2 ($B$5 на C30, $B$6 на $B$29). Такую замену проще выполнить с помощью команды «Заменить» (рис.19).