Температурное поле цилиндра с внутренним стационарным источником теплоты и оболочки эллиптических сечений при смешанных граничных условиях


Авторы

Канарейкин А. И.

Российский государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе, 117997, Москва ул. Миклухо-Маклая

e-mail: kanareykins@mail.ru

Аннотация

В статье производится расчет температурного поля цилиндра с внутренним источником тепло-ты и окружающей его оболочки эллиптических сечений при граничных условиях четвертого рода. На поверхности оболочки происходит конвективный теплообмен с окружающей средой. Кроме того, оболочка подвергается одностороннему нагреву лучистым тепловым потоком. При этом сама задача является стационарной. Решение находиться аналитически при переходе к системе эллиптических координат. Установлено, что температурное поле по сечению цилин-дра и окружающей его оболочки меняется по закону косинуса. Из решения получено соотно-шение для расчета распределения температуры по поверхности оболочки. Предложенная ма-тематическая модель и алгоритм ее решения предназначен для проведения в инженерных рас-четах теплообменных аппаратов, солнечных коллекторов и топливных стержней ядерных реак-торов, использующих каналы эллиптической формы.

Ключевые слова:

теплообмен, температурное поле, эллиптическое сечение, граничные условия четвертого рода, тепловой поток, уравнение баланса тепловых потоков, эллиптический интеграл

Список источников

  1. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Изд-во Высшая школа, 1957. 600 с.
  2. Багаев А.А., Бобровский С.О. Интенсификация тепло-обмена в цилиндрическом змеевиковом теплооб-меннике электронагревателя с косвенным способом теплопередачи // Вестник Алтайского государствен-ного аграрного университета. 2021. № 5 (199). С. 127–131.
  3. Дунайцев А.А., Солонин В.И. Процессы массообмена в пучках оребренных стержней // Проблемы машино-строения и автоматизации. 2016. № 1. С. 125– 134.
  4. Tatsiy R.M., Pazen O.Y., Vovk S.Y. et al. Simulation of heat transfer process in a multilateral cylindrical shell taking into account the internal heat sources // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020. № 3. pp. 27–32.
  5. Nolasco C., Jacome N.J., Hurtado-Lugo N.A. Solution by numerical methods of the heat equation in engineering applications. A case of study: Cooling without the use of electricity // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1388. 7 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1388/1/ 012034
  6. Eremin A.V., Kudinov V.A., Stefanyuk E.V. Heat Exchange in a Cylindrical Channel with Stabilized Laminar Fluid Flow // Fluid Dynamics. 2018. Vol. 53. pp. 29–39.
  7. Садыков А.В. Расчет двумерного температурного поля в цилиндрической камере // Бюллетень науки и прак-тики. 2018. Т. 4. № 12. С. 24–34.
  8. Видин Ю.В., Казаков Р.В., Злобин В.С. Процесс перено-са тепла в двухслойном цилиндрическом теле // Из-вестия высших учебных заведений. Проблемы энер-гетики. 2018. Т. 20. № 11–12. С. 93–98.
  9. Семенович О.В. Моделирование теплофизических процессов в тепловыделяющих сборках и активных зонах водоохлаждаемых ядерных реакторов // Тези-сы докладов и сообщений. XIV Минский международ-ный форум по тепло и массообмену. (23–26 мая 2016 г.: в 3-х т. Минск: ИТМО им. А.В. Лыкова НАН Беларуси, 2016. Т. 3).
  10. Петухов Б.С., Генин А.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. М.: Атомиздат, 1974. 408 с.
  11. Канарейкин А.И. Распределение температурного поля в твэле с эллиптическим поперечным сечением // Научные труды Калужского государственного универ-ситета им. К.Э. Циолковского, серия: естественные науки, 2016. С. 230–231.
  12. Канарейкин А.И. Распределение температуры в теле эллиптического сечения с внутренним источником тепла при граничных условиях первого рода // Вест-ник Калужского университета, серия: естественные науки. 2020. № 2. С. 74–76. 
  13. Kanareykin A.I. Energy calculation of the temperature field of an elliptical body without internal heat sources under boundary conditions of the third kind // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2022. № 1045. DOI: 10.1088/1755-1315/1045/1/012068
  14. Kanareykin A. Temperature distribution in an elliptical body with an internal heat source with partial adiabatic isolation, E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 258. DOI: 10.1051/e3sconf/202125809071
  15. Канарейкин А.И. Распределение температуры в теле эллиптического сечения без внутренних источников тепла при граничных условиях третьего рода // Нау-косфера. 2022. № 7-2. С. 96–100.
  16. Канарейкин А.И. Распределение температуры в теле эллиптического сечения с внутренними стационар-ными источниками теплоты при граничных условиях третьего рода // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. № 5. С. 226–229. DOI: 10.34759/TPT-2021-13-5-226-229
  17. Канарейкин А.И. Распределение температуры в теле эллиптического сечения с внутренним источником тепла при граничных условиях третьего рода // Вест-ник Калужского университета. 2021. № 2 (51). С. 107–109. DOI: 10.54072/18192173_2021_2_107
  18. Канарейкин А.И. Теплообмен между нагревательным элементом цилиндрической формы и его оболочкой при граничных условиях четвертого рода // Вестник Международной академии холода. 2023. № 3. С. 68–73.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2026