[ILIYA]

Прошу помощи у тех кто имеет причастность каким то образом помочь в поиске методики или литературы по вопросу темы.
Необходимо выполнить расчет "Распределение температуры по толщине льда" путем решения задачи теплопроводности льда в стационарном режиме.

[Нубий-IV]

Почему именно льда, чем он лучше других? Он точно не растает в процессе счета?

Можно такие расчеты делать в Elmer FEM. Несколько роликов закинул сюда: Примеры теплотехнических расчетов в Elmer (Видео).

Если нужно потренироваться - примеры реально измеренных полей есть в книгах (нет в местной библиотеке, но попадаются в сети):
Исследование температурных полей стыков трехслойных панелей. 1966. ЦНИИЭП жилища. Ушков Ф.В.
Исследования по строительной теплофизике. 1959. Сборник. НИИСФ. Под ред. Васильева Б.Ф.
Каталог температурных полей узлов типовых ограждающих конструкций.1980.НИИСФ

Еще к GetDP в последних версиях образец по теплотехнике на сайте выложили. А GetDP и GMSH есть под андроид, теперь можно прямо на телефоне такие расчеты делать.

[Alexander_Student]

Если лед не будет таить то процессы в нем не будут ничем отличаться от теплопроводности в стали или кирпичной кладке.
Можете посмотреть любой учебник по тепломассообменну.
Если поверхность льда условно бесконечная, снизу течет вода а сверху воздух то вот формула для удельного теплового потока.


стр. 52 http://ispu.ru/files/u2/Teplomassoob...bakalavrov.pdf
Дельта - толщина, лямбда - к-т теплопроводности льда, по справочнику.
Альфа1 и альфа2 - коэффициенты теплоотдачи для воды и воздуха, зависят от скорости течения и свойств жидкостей, находятся тоже по справочнику.
Никакой Rocket science в этом нет.

Если известна температура на стенках то вообще лафа.


Уровень третьего класса церковно-приходской школы.

[ILIYA]

Сообщение от Нубий-IV Почему именно льда, чем он лучше других? Он точно не растает в процессе счета?

Нет не растает возможно не корректно написал вопрос, суть расчета заключается в том чтоб понять как распределяется температура внутри льда когда на одной границе (контакт с водой) ноль градусов, а со стороны улицы -15 градусов.
Нашел пока единственное что распределение температуры во льду не линейное, а параболическое, а как расчет выполнить представления даже не имеется и может ли отличаться от тех же каменных или стальных конструкций тоже нет понимая.

----- добавлено через ~31 мин. -----

Сообщение от Alexander_Student Если лед не будет таить то процессы в нем не будут ничем отличаться от теплопроводности в стали или кирпичной кладке. Можете посмотреть любой учебник по тепломассообменну. Если поверхность льда условно бесконечная, снизу течет вода а сверху воздух то вот формула для удельного теплового потока. стр. 52 http://ispu.ru/files/u2/Teplomassoob...bakalavrov.pdf Дельта - толщина, лямбда - к-т теплопроводности льда, по справочнику. Альфа1 и альфа2 - коэффициенты теплоотдачи для воды и воздуха, зависят от скорости течения и свойств жидкостей, находятся тоже по справочнику. Никакой Rocket science в этом нет. Если известна температура на стенках то вообще лафа. Уровень третьего класса церковно-приходской школы.

Спасибо.

[Нубий-IV]

Сообщение от ILIYA Нашел пока единственное что распределение температуры во льду не линейное

Это из какой-то книги о нестационарных расчетах, видимо. Про что-то типа задачи Стефана.

Основное уравнение для стационарной задачи - "тепловой поток пропорционален градиенту температуры". В стационарной задаче никто не нагревается и не тает. Значит, тепло никуда не теряется, а утекает из теплой воды в холодный воздух. И в любом слое льда, сколько тепла пришло снизу, столько и уйдет сверху. То есть тепловой поток постоянный. Значит, и градиент температуры постоянный. То есть перепад температуры на каждом сантиметре толщины один и тот же. То есть распределение температуры линейное.

Можно, конечно, вспомнить, что с изменением температуры немного меняется теплопроводность, тогда легкая нелинейность появится. Но для инженеров-строителей это перебор. У нас даже формула глубины промерзания из СП по вечномерзлым грунтам явно выведена по линейному распределению температуры, от нуля внизу до минуса вверху, хотя в реальности там никакой линейностью и не пахнет. А нам такой точности достаточно, квадратные корни - предел терпения инженеров, интегралами пускай доценты кандидатов мучают.

[Дмитррр]

Сообщение от ILIYA как распределяется температура внутри льда когда на одной границе (контакт с водой) ноль градусов, а со стороны улицы -15 градусов.

Тут есть тонкий момент про 0 градусов и воду.
Может получится несколько вариантов, которые простым подсчётом в лоб не получится смоделировать.
1. Если -15 будет на небольшой глубине льда, то оно будет забирать тепло из нулевой воды и замораживать её. И толщина льда будет нарастать до тех пор, пока лёд не согреется или толщина не станет достаточной для теплоизоляции. Так реки замерзают, наращивая свой лёд во время мороза до определённой толщины. И только после достижения определённой толщины процесс становится стационарным.
2. Если объём воды маленький, объём льда (или источника холода) большой, то стационарным процесс может вообще не стать. Например, маленькие пруды промерзают до дна - лёд вытягивает всё имеющееся тепло из воды и та вся замерзает.
3. Если объём льда маленький, а воды много, то стационарный процесс тоже может не наступить - в маленьком куске льда в воде не может быть -15, т.к. вода его неизбежно прогреет насквозь (пусть и не растопив при этом).
4. Если вода солёная, но при нуле она будет растапливать лёд, ибо замерзает при меньших температурах.

Если кратко, то что я хочу сказать: не при каждых исходных данных возможен стационарный процесс. Часто до того, как процесс станет стационарным, будет проходить плавление или намерзание льда. Да и вообще стационарные со льдом и водой процессы очень редки. В лучшем случае они медленно изменяющиеся.

[ILIYA]

Могу лишь сказать что про стационарный режим говорит сп38.13330

[zenon]

Сообщение от Дмитррр Тут есть тонкий момент про 0 градусов и воду.

Ну если про тонкие моменты, то не стоит забывать что плотность воды максимальна при 4С, а затем она снижается.
http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidk...#plotnost-vody

[Нубий-IV]

Сообщение от ILIYA про стационарный режим говорит сп38.13330

Я не гидротехник, но посмотреть могу. Стационарная задача, может, и проста, но зависимость коэффицентов теплообмена от скорости ветра и течений из пальца не высосешь. Этот пункт норм выглядит, как очередное указание, недопереписанное из какого-то старого документа. Возможно, подробности есть в учебниках по мостам или искусственным сооружениям, или в старых ВСНах/Пособиях/Руководствах/Указаниях по ним же. Предлагаю последствия распила методики преодолеть путем отката к предыдущей версии - в СНиП 2.06.04-82 на том же месте есть и формула, и правила назначения температур для расчета.

[Alexander_Student]

Сообщение от ILIYA Нашел пока единственное что распределение температуры во льду не линейное, а параболическое

В стационарной постановке температура изменяется линейно по толщине льда.

[ILIYA]

Сообщение от Нубий-IV Предлагаю последствия распила методики преодолеть путем отката к предыдущей версии - в СНиП 2.06.04-82 на том же месте есть и формула, и правила назначения температур для расчета.

Спасибо, всегда так делал, а тут что то затупил.
Единственный нюанс получается в Советсой написанной старой версии (ПО РУССКИ) есть примечание:
В период весеннего ледохода допускается принимать tu = 0 °С при переходе температуры воздуха через ноль до момента наибольшего воздействия льда на сооружение при данной толщине льда: 0,5 м - за 1 сутки; 1,0 м - за 5 суток; 1,5 м - за 11 суток; 2,0 м - за 19 суток.
исходя из формулы (116) температура по всей толщине (допустим метр) будет 0. Или я не прав.