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 12

Рис. 27. Свойства газа при заданной температуре

Свойства вычисляются автоматически, посредством функции «СМЕЩ» (см. выше). По известным величинам cp, µ, λ рассчитывается значение критерия Прандтля [1]. Затем вычисляется значение критерия Рейнольдса (рис. 28):

A

B

C

15

Значения критериев

16

Критерий Прандтля

0,70353

17

Критерий Рейнольдса

=B6*B7/B11

Рис. 28. Вычисление критерия Рейнольдса

По значению критерия Рейнольдса определяем характер течения газа вдоль объекта охлаждения. Граничные значения приведены в табл. 2

Таблица 2

Значение констант для вычисления критерия Нуссельта

с учетом характера течения газового потока

Характер течения газового потока

Re

Коэффициенты

А

n

m

Ламинарный

< 104

0,33

0,5

0,33

Переходный

104 ÷ 4×106

0,30

0,65

0,35

Турбулентный

>4×106

0,0296

0,8

0,43

В зависимости от режима выбираются коэффициенты в выражении для расчета критерия Нуссельта:

Для выбора коэффициентов используем функцию «ЕСЛИ»  (рис. 29) [3].

B21

fx =  ЕСЛИ (B17<10^4;0,33;ЕСЛИ(B17>4*10^6;0,43;0,35))

A

B

C

15

Значения критериев

16

Критерий Прандтля

0,70353

17

Критерий Рейнольдса

1,15E+05

18

Константы

19

А

0,30

20

n

0,65

21

m

0,35

Рис. 29. Выбор коэффициентов для расчета критерия Нуссельта

После этого выполняется вычисление значений критерия Нуссельта и коэффициента теплоотдачи (см. рис. 30).

B23

fx =  ЕСЛИ (B17<10^4;0,33;ЕСЛИ(B17>4*10^6;0,43;0,35))

A

B

C

22

Значение критерия Нуссельта

516,987

23

Коэффициент теплоотдачи

=B22*B13/B7

Рис. 30. Расчет критерия Нуссельта и коэффициента теплоотдачи

Аналогично примеру по определению αе.к., для дальнейшей работы необходимо составить комплексную формулу для расчета αв.к.. Для этого сначала заменяем в ячейках расчета Prи Re ссылки на ячейки со свойствами (B11:B13) функциями «СМЕЩ», которые ранее обеспечивали вычисление cp, µ, λ (см. рис. 31). Эти действия удобнее сделать, копируя формулу в буфер обмена и вставляя ее в форматирующую ячейку.

B17

fx =  B6*B7/СМЕЩ (Cвойства!$E$1;B5-69;0)

A

B

C

15

Значения критериев

16

Критерий Прандтля

0,70353

17

Критерий Рейнольдса

1,15E+05

Рис. 31. Составная формула для расчета значения Re

Затем для вычисления констант и критерия Нуссельта выполняем замену ячеек B16:B21 на формулы, содержащие ссылки на исходные данные.

После выполненных преобразований формула, содержащаяся в ячейке В23 (см. рис. 3), связана только с ячейками, содержащими ссылки на исходные данные (ячейки В5, В6 и В7).

23

Коэффициент теплоотдачи

6,722

==ЕСЛИ($B$6*$B$7/СМЕЩ(Cвойства!$E$1;$B$5-69;0)<10^4;0,33;ЕСЛИ($B$6*$B$7/СМЕЩ(Cвойства!$E$1;$B$5-69;0)>4*10^6;0,0296;0,3))*СТЕПЕНЬ($B$6*$B$7/СМЕЩ(Cвойства!$E$1;$B$5-69;0);ЕСЛИ($B$6*$B$7/СМЕЩ(Cвойства!$E$1;$B$5-69;0)<10^4;0,5;ЕСЛИ($B$6*$B$7/СМЕЩ(Cвойства!$E$1;$B$5-69;0)>4*10^6;0,8;0,65)))*СТЕПЕНЬ(СМЕЩ(Cвойства!$E$1;$B$5-69;0)*СМЕЩ(Cвойства!$C$1;$B$5-69;0)/СМЕЩ(Cвойства!$F$1;$B$5-69;0);ЕСЛИ($B$6*$B$7/СМЕЩ(Cвойства!$E$1;$B$5-69;0)<10^4;0,33;ЕСЛИ($B$6*$B$7/СМЕЩ(Cвойства!$E$1;$B$5-69;0)>4*10^6;0,43;0,35)))*СМЕЩ(Cвойства!$F$1;$B$5-69;0)/$B$7