有偿求助解决:如何计算实际换热问题?
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物理过程描述如下:
有一双层长方体,外层长宽高分别为L×W×H,内层长宽高分别为l×w×h,(L=l,W=H,w=h,即长方体截面为正方形,并且截面上等间距分布有等直径的圆形孔洞M个),除了正方形截面以外的,4个侧面有夹层,并且是真空层,真空层内空气压强0.05Pa。 内外两层长方体所有壁厚都是d,导热系数为K1。长方体外壁有一定厚度的银反射层。
在长方体内部等间距均匀的插着N根空心管(长度与长方体相同都是L,内径r,外径R,导热系数为K2),空心管的固定方式是一端插在长方体正方形截面的一端圆形孔洞上,空心管的另一端插在长方体正方形截面的另一端的圆形孔洞上。有一半数量的圆形孔洞用于固定空心管,另一半用于气体流入、流出长方体的进出口。空心管内装满导热系数为K3的蓄冷材料,预先冷冻到-20℃。
我想请教的具体问题如下:
(1)外界室温为45℃,现有温度为T1的高温气体以20升/分钟的速率,从长方体一端的正方形截面上的若干孔洞流入,与长方体内的空心管接触降温后,再从长方体另一端的正方形截面上的若干孔洞流出。想计算保持流出气体温度维持在35℃以下这种状态,能维持多久时间?
我是将该传热问题拆解成四个换热过程:(1)流动的高温气体与制冷管壁面的对流换热;(2)制冷管壁面的传导换热;(3)制冷管壁面与低温蓄冷材料之间的传导换热,蓄冷材料无相变;(4)外界热量通过辐射传递给制冷器表面。
请技术大佬不吝赐教~