鸡蛋冷却实验.doc

:将一个已经煮熟的鸡蛋放置于空气中进行对流冷却的研究。主要的研究方向为随着时间的变化鸡蛋温度的变化情况。在此问题中,我们将鸡蛋简化为一个球体,并根据实际情况将鸡蛋的直径记为d=。将鸡蛋的密度设为1000kg/m^3。鸡蛋的比热记为3310J/(kg*k)。/(m*k)。:因为我们已经将鸡蛋简化为了一个球体,所以在球坐标下,可以将此问题认为为无内热源的一维非稳态导热问题(将该问题的导热系数假设为常数)取温度差为10摄氏度,将对流换热系数看做不变(例如在80—70摄氏度的温度区间内,将对流换热系数取为温度为75摄氏度时候空气的对流换热系数)。研究在一维方向上温度随着径向方向的变化,并且画出鸡蛋的温度随着时间的变化图像,和理论温度进行比较,并且对最后形成的差异做出一定的理论分析。:(1)利用集总参数法将80℃~30℃之间的温度分为5个区间,并且认为每个区间内的对流换热系数视为不变(例如:80℃~70℃区间内,取温度为75℃时候的对流换热系数)根据等温球体表面的自然对流传热可知,其特征式关联式可用下式进行计算:其中球的特征长度为直径D,其中特征温度为Tm=,然后根据特征温度查附录5可以得到空气的各种物性参数。又因为:得到利用公式τ=-可得到下表,如图所示:温度区间特征温度t1vG温差膨胀系数80-*10^(-5)-*10^(-5)-*10^(-5)-*10^(-5)-*10^(-5)**********.04根据上表可以做出理论上鸡蛋表面的温度随着时间的变化曲线由实验数据,可以得到鸡蛋表面的温度变化曲线理论温度随着时间的变化:图表实际测得的鸡蛋中心点的温度随着时间的变化情况::边界方程为:(在此分析中,鸡蛋中心只有导热,没有对流)(边界上时,只有对流,没有辐射换热)将鸡蛋分为0,1,2,3,4共5个节点,分别对其列节点方程对于节点0:化简得:收敛条件:对于内部节点1