Бесплатные калькуляторы

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 8 331 работающий калькулятор

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ДИФФУЗИЯ ЧЕРЕЗ ПЛАСТИНУ · ОНЛАЙН

Температурная диффузия через пластину — с учётом пористости

Температурная диффузия через пластину — с учётом пористости. Температуропроводность α=k/(ρc) описывает, как быстро температуры внутри тела выравниваются. В стационарном режиме поток пропорционален теплопроводности и перепаду температур; при изменяющемся нагреве важны также плотность и теплоёмкость. Третий вариант использует пористость как реальную долю объёма, а не условный множитель: свойства заполнителя существенно влияют на результат. Оценки времени основаны на одномерной теплопередаче и приближениях первой гармоники либо сосредоточенной теплоёмкости. При большом числе Био однородность температуры в сечении может нарушиться.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
◈
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Укажите параметр «Теплопроводность твёрдого материала, Вт/(м·К)». Он учитывается при расчёте температуропроводность и время теплового отклика.
Укажите параметр «Теплопроводность газовой фазы, Вт/(м·К)». Он учитывается при расчёте температуропроводность и время теплового отклика.
Укажите параметр «Пористость по объёму». Он учитывается при расчёте температуропроводность и время теплового отклика.
Укажите параметр «Объёмная плотность, кг/м³». Он учитывается при расчёте температуропроводность и время теплового отклика.
Укажите параметр «Удельная теплоёмкость, Дж/(кг·К)». Он учитывается при расчёте температуропроводность и время теплового отклика.
Укажите параметр «Толщина образца, м». Он учитывается при расчёте температуропроводность и время теплового отклика.
Укажите параметр «Площадь образца, м²». Он учитывается при расчёте температуропроводность и время теплового отклика.
Укажите параметр «Перепад температур, К». Он учитывается при расчёте температуропроводность и время теплового отклика.
Укажите параметр «Коэффициент теплоотдачи с горячей стороны, Вт/(м²·К)». Он учитывается при расчёте температуропроводность и время теплового отклика.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Свойства материалов — GPT-02-10

Эффективная теплопроводность, Вт/(м·К)6,779836
Сопротивление на единицу площади, м²·К/Вт0,066187
Тепловой поток на площадь, Вт/м²604,344587
Полная тепловая мощность, Вт483,47567
Полное термосопротивление, К/Вт0,082734
Объёмная теплоёмкость скелета, Дж/(м³·К)1 549 800
Температуропроводность пористой пластины, м²/с0,000004
Время диффузии через толщину, с142,868509

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Расчёт основан на указанных физических приближениях, применимость которых необходимо проверить для своего материала.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Температурная диффузия через пластину — с учётом пористости — расчёт с пояснениями

Температурная диффузия через пластину — с учётом пористости. Температуропроводность α=k/(ρc) описывает, как быстро температуры внутри тела выравниваются. В стационарном режиме поток пропорционален теплопроводности и перепаду температур; при изменяющемся нагреве важны также плотность и теплоёмкость. Третий вариант использует пористость как реальную долю объёма, а не условный множитель: свойства заполнителя существенно влияют на результат.

Время теплового отклика связано и с теплопроводностью, и с объёмной теплоёмкостью. Высокая плотность не обязательно даёт быстрое выравнивание температуры, если теплоёмкость тоже велика. Оценки времени основаны на одномерной теплопередаче и приближениях первой гармоники либо сосредоточенной теплоёмкости. При большом числе Био однородность температуры в сечении может нарушиться. Для проверки чувствительности измените «Теплопроводность газовой фазы, Вт/(м·К)» относительно начального значения 0.027 и сравните температуропроводность и время теплового отклика.

Что именно рассчитывается

Температуропроводность α=k/(ρc) описывает, как быстро температуры внутри тела выравниваются. В стационарном режиме поток пропорционален теплопроводности и перепаду температур; при изменяющемся нагреве важны также плотность и теплоёмкость. Это особенно важно для варианта «учёт пористости»: одинаковые внешние размеры образцов не гарантируют равных свойств, если отличаются распределение фаз или граничные условия.

В данном случае вход «Теплопроводность твёрдого материала, Вт/(м·К) = 9» задаёт исходную характеристику материала. При его изменении пересчитываются связанные величины, а не просто меняется декоративное число в форме. Третий вариант использует пористость как реальную долю объёма, а не условный множитель: свойства заполнителя существенно влияют на результат. Для проверки чувствительности измените «Теплопроводность газовой фазы, Вт/(м·К)» относительно начального значения 0.027 и сравните температуропроводность и время теплового отклика.

Выбор вычислительной модели

Оценки времени основаны на одномерной теплопередаче и приближениях первой гармоники либо сосредоточенной теплоёмкости. При большом числе Био однородность температуры в сечении может нарушиться. Третий вариант использует пористость как реальную долю объёма, а не условный множитель: свойства заполнителя существенно влияют на результат. В расчётах сохраняются единицы СИ; следует отличать сопротивление всего изделия от сопротивления, нормированного на единицу площади.

Для воспроизводимого эксперимента используйте начальные значения «Теплопроводность газовой фазы, Вт/(м·К) = 0.027» и «Пористость по объёму = 0.18». Проверяйте согласованность температуры, размеров и фазового состава; ошибка в размерности может изменить оценку на порядки. Для проверки чувствительности измените «Пористость по объёму» относительно начального значения 0.18 и сравните температуропроводность и время теплового отклика.

Какие данные необходимо указать

На первой группе полей находятся: Теплопроводность твёрдого материала, Вт/(м·К); Теплопроводность газовой фазы, Вт/(м·К); Пористость по объёму; Объёмная плотность, кг/м³; Удельная теплоёмкость, Дж/(кг·К). Значения по умолчанию подобраны для демонстрации метода и не являются нормативными свойствами конкретной марки материала.

Дополнительные исходные данные: Толщина образца, м; Площадь образца, м²; Перепад температур, К; Коэффициент теплоотдачи с горячей стороны, Вт/(м²·К). Например, «Коэффициент теплоотдачи с горячей стороны, Вт/(м²·К) = 16». Параметры можно менять независимо, пока выполняются указанные ограничения и физическая совместность исходных данных.

Как проверять полученные показатели

Время теплового отклика связано и с теплопроводностью, и с объёмной теплоёмкостью. Высокая плотность не обязательно даёт быстрое выравнивание температуры, если теплоёмкость тоже велика. Именно поэтому полезно рассчитывать не одно итоговое число, а сопротивления, эффективные свойства и дополнительные балансовые характеристики выбранной модели. Для проверки чувствительности измените «Объёмная плотность, кг/м³» относительно начального значения 2100 и сравните температуропроводность и время теплового отклика.

Сравните исходный набор со случаем, когда изменено «Объёмная плотность, кг/м³ = 2100». Если результат существенно отличается, проверьте измерение этой характеристики и не переносите расчёт на другие образцы без проверки структуры. Для проверки чувствительности измените «Удельная теплоёмкость, Дж/(кг·К)» относительно начального значения 900 и сравните температуропроводность и время теплового отклика.

Точность и ограничения применения

Оценки времени основаны на одномерной теплопередаче и приближениях первой гармоники либо сосредоточенной теплоёмкости. При большом числе Био однородность температуры в сечении может нарушиться. Значения относятся к выбранному режиму «учёт пористости» и зависят от точности исходных плотностей, температур, размеров или свойств фаз. Если материал имеет выраженные нелинейные зависимости, простая модель ограничена.

Для практического использования запишите условия измерений вместе с результатом и отдельно проверьте крайние значения допустимых параметров. Время теплового отклика связано и с теплопроводностью, и с объёмной теплоёмкостью. Высокая плотность не обязательно даёт быстрое выравнивание температуры, если теплоёмкость тоже велика. Так выявляются ситуации, когда инженерная аппроксимация уже перестаёт соответствовать реальному образцу. Для проверки чувствительности измените «Толщина образца, м» относительно начального значения 0.025 и сравните температуропроводность и время теплового отклика.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

Температуропроводность α=k/(ρc) описывает, как быстро температуры внутри тела выравниваются. В стационарном режиме поток пропорционален теплопроводности и перепаду температур; при изменяющемся нагреве важны также плотность и теплоёмкость.

Проверенные примеры

Пример 1. Исходные значения

Исходные данные: Теплопроводность твёрдого материала, Вт/(м·К): 9; Теплопроводность газовой фазы, Вт/(м·К): 0.027; Пористость по объёму: 0.18; Объёмная плотность, кг/м³: 2100; Удельная теплоёмкость, Дж/(кг·К): 900; Толщина образца, м: 0.025; Площадь образца, м²: 0.8; Перепад температур, К: 40; Коэффициент теплоотдачи с горячей стороны, Вт/(м²·К): 16.

По физической модели: Эффективная теплопроводность, Вт/(м·К): 6.7798356; Сопротивление на единицу площади, м²·К/Вт: 0.066187405; Тепловой поток на площадь, Вт/м²: 604.344587; Полная тепловая мощность, Вт: 483.47567; Полное термосопротивление, К/Вт: 0.0827342563; Объёмная теплоёмкость скелета, Дж/(м³·К): 1549800.

Пример 2. Повышение второго параметра

Исходные данные: Теплопроводность твёрдого материала, Вт/(м·К): 9; Теплопроводность газовой фазы, Вт/(м·К): 0.02889; Пористость по объёму: 0.18; Объёмная плотность, кг/м³: 2100; Удельная теплоёмкость, Дж/(кг·К): 900; Толщина образца, м: 0.025; Площадь образца, м²: 0.8; Перепад температур, К: 40; Коэффициент теплоотдачи с горячей стороны, Вт/(м²·К): 16.

По физической модели: Эффективная теплопроводность, Вт/(м·К): 6.78047836; Сопротивление на единицу площади, м²·К/Вт: 0.0661870555; Тепловой поток на площадь, Вт/м²: 604.347779; Полная тепловая мощность, Вт: 483.478223; Полное термосопротивление, К/Вт: 0.0827338194; Объёмная теплоёмкость скелета, Дж/(м³·К): 1549800.

Пример 3. Изменение последнего параметра

Исходные данные: Теплопроводность твёрдого материала, Вт/(м·К): 9; Теплопроводность газовой фазы, Вт/(м·К): 0.027; Пористость по объёму: 0.18; Объёмная плотность, кг/м³: 2100; Удельная теплоёмкость, Дж/(кг·К): 900; Толщина образца, м: 0.025; Площадь образца, м²: 0.8; Перепад температур, К: 40; Коэффициент теплоотдачи с горячей стороны, Вт/(м²·К): 15.04.

По физической модели: Эффективная теплопроводность, Вт/(м·К): 6.7798356; Сопротивление на единицу площади, м²·К/Вт: 0.0701767667; Тепловой поток на площадь, Вт/м²: 569.989212; Полная тепловая мощность, Вт: 455.99137; Полное термосопротивление, К/Вт: 0.0877209584; Объёмная теплоёмкость скелета, Дж/(м³·К): 1549800.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Введите реальные свойства материала и геометрию образца в единицах, указанных рядом с полями.
  2. Проверьте, что температурный диапазон, пористость и ориентация отвечают условиям применимости выбранной модели.
  3. Сравните несколько режимов: измените температуру, толщину или объёмную долю фазы и проверьте чувствительность результатов.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Можно ли использовать свойства при другой температуре?

Только с учетом диапазона модели. Если коэффициент зависит от температуры нелинейно, нужно измерить его экспериментально либо применить отдельную табличную аппроксимацию.

Почему расчёт отличается от лабораторного измерения?

На практике влияют дефекты структуры, распределение фаз, контактное сопротивление, точность измерения геометрии и отклонения от принятых предположений.

Похожие калькуляторы

▦ФИЗИКА МАТЕРИАЛОВ

Давление твёрдого тела на опору

Задана нормальная нагрузка на плоскую поверхность и площадь контакта; требуется среднее механическое давление. Это полезно при сравнении давления каблука, лыжи, ножки мебели или лабораторного пресса.

⚙ФИЗИЧЕСКИЙ КАЛЬКУЛЯТОР

Консольная балка: прогиб от силы и распределённой нагрузки

Практический калькулятор «Консольная балка: прогиб от силы и распределённой нагрузки». Связывает Длина консоли, м, Ширина прямоугольного сечения, мм, Высота сечения, мм, Модуль упругости, ГПа и другие физически существенные условия, рассчитывает 6 показателей для сравнения режимов и оценки результата.

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_850215/

Предварительный просмотр