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 11

Рис. 23. Сохранение результатов вычисления коэффициентов теплоотдачи при различных значениях температуры объекта охлаждения

Изменяя значение T₂ и сохраняя полученные значения α_i на свободных строках, получаем массив данных α = f(T₁) при T₂ = –2; 10; 20 и 30 ºС.

 Для построения диаграммы выделяем полученный массив данных. После выбора типа диаграммы (точечная), ввода параметров и форматирования диаграммы, получаем график функции α = f(T₁) при T₂ = –2 и 30 ºС (см. рис. 24). Из графика видно, что при естественно конвективном охлаждении температура объекта не оказывает существенного значения на величину α, что и является основанием для применения криогенных температур для решения физиотерапевтических задач. После завершения оформления диаграммы следует сохранить ее в качестве шаблона, присвоив ему собственное имя. Этот шаблон можно будет применять к другим диаграммам.

Рис. 24. Зависимость коэффициента теплоотдачи от температуры газа

при температурах поверхности объекта –2 ºС и 30 ºС

Влияние значения T₂ сказывается только при умеренно низких температурах. Для иллюстрации копируем исходную диаграмму и в полученной копии добавляем новые ряды для T₂ = 10 и 20 ºС (см. рис. 25). Изменяем параметры шкал, сужая диапазоны изменения температуры газа и коэффициента теплоотдачи, что позволяет различить кривые для всех вариантов в области умеренно низких температур.

Рис. 25. Зависимость коэффициента теплоотдачи от температуры газа

 в области умеренно низких температур:

1― при T₂ = –2 ^ºС;  2― при T₂ = 10  ^ºС; 3― при T₂ = 20 ^ºС; 4― при T₂ = 30 ^ºС.

  Диаграммы сохраняем в редакторе Word, который затем используем для составления отчета. Аналогичным образом исследуется  зависимость α = f(T₂) при T₁ = const. Значения    выбираем в пределах «криотерапевтического» диапазона 80 < T₁ < 180 К. Температура объекта варьируется в диапазоне –2 ≤  T₂  ≤ 37 ^ºС, шаг изменения температуры 1 ^ºС. Затем формируется расчетная матрица для вычисления значений массивов q_2-1(i) = f(T_1(i)) при  T₂  = const или q_2-1(i) = f(T_2(i)) при  T₁  = const. Графики зависимостей сохраняются в редакторе Word.

Задание 3.  Определение коэффициента теплоотдачи при вынужденной конвекции газа

Процессы, основанные на отводе теплоты потоком газа или жидкости, широко применяются в криомедицинских системах. В этом случае поток движется принудительно, а процесс отвода теплоты называется вынужденной конвекцией. Эффективность отвода теплоты описывается коэффициентом теплоотдачи вынужденной конвекции. Расчет α_в.к. является основой моделирования процессов в ряде криомедицинских систем.

Для примера рассчитывается коэффициент теплоотдачи в криотерапевтической системе со слабовынужденной конвекцией              (ω ≤ 1 м/с). Выполнение расчета начинается с ввода необходимых данных (рис. 26) на новом листе «Вынужденная конвекция» книги «Коэффициент теплоотдачи».

Рис. 26. Исходные данные к расчету α_в.к.

На основании исходных данных определяются свойства газа при температуре T₁ (см. рис. 27).