Biblioteka Naukowa nr 47 Roman Domański - Wymiana ciepła. Wykorzystanie programu Mathcad do obliczeń procesów wymiany ciepła

Energia i procesy jej konwersji są podstawą naszej egzystencji i podstawą rozwoju cywilizacyjnego. Transport energii na sposób ciepła jest wobec tego istotnym elementem w przyrodzie, technice i medycynie. Zjawiska wymiany ciepła są bardzo złożone i ich poznanie ma fundamentalne znaczenie dla rozwoju nowych technologii. Eksperymenty dotyczące wymiany ciepła są trudne i kosztowne, a rozwiązania teoretyczne są możliwe dla prostych geometrii i warunków brzegowych, tak więc ważne są symulacje i obliczenia numeryczne.

Dynamiczny rozwój i miniaturyzacja mikroprocesorów pozwala na gigantyczne zwiększenie mocy obliczeniowych i wobec tego wzrost znaczenia obliczeń numerycznych. Na rynku mamy wiele profesjonalnych programów które mogą być użyte do obliczeń procesów wymiany ciepła np. Mathematica, Maple, Derive, Matlab, a także takich jak Fluent czy ANSYS. Jednym z narzędzi jest program MathCad. Przedstawiony wykład jest w całości przygotowany jako zbiór programów w MathCadzie, które jednocześnie spełniają rolę podręcznika i narzędzia obliczeniowego. Opracowano w ten sposób podstawowe zagadnienia wymiany ciepła wraz z przykładami obliczeniowymi. Użytkownik może zmieniać dane wejściowe, wybrane parametry geometryczne i materiałowe oraz uzyskiwać wyniki dla przypadków interesujących użytkownika. Przed każdym rozdziałem przedstawiono, w sposób bardzo zwarty, podstawowe wiadomości i równania w zapisie klasycznym, aby ułatwić zrozumienie prowadzonych w programie MathCad obliczeń.

W pracy przedstawiono także szeroki zakres wyznaczania współczynników konfiguracji dla zagadnień promieniowania. Dodatkowo, przedstawiono szereg rozwiązań dla wybranych zadań obejmujących złożoną wymianę ciepła.

Przygotowany zestaw programów może być bardzo przydatny dla inżynierów i studentów gdyż pozwala na szybkie, wielowariantowe obliczenia np. dla żeber, pól temperatury w stanach nieustalonych, czy wyznaczania współczynników przejmowania ciepła. Przedstawiona praca nie jest podręcznikiem użytkowania programu MathCad, ale przykładami jego aplikacji w badaniu procesów wymiany ciepła. Rysunki, ze względu na organizację całej pracy, są numerowane wewnątrz podrozdziałów, a w programach wewnątrz programów. Nie było możliwe ze względów na wymogi programowania utrzymanie takich samych oznaczeń w całej pracy. Część wartości wymaganych do inicjalizacji programów nie jest widoczna na wydruku, ale jest widoczna w samym programie MathCad. W części programów nie są wprowadzane jednostki, ale obliczenia prowadzone są dla obowiązującego układu SI.

Programy te stanowić mogą pomoc w nauczeniu się programu MathCad. W celu wykorzystania programu użytkownik musi zainstalować program MathCad 15 lub wersję wyższą z konwertorem. Podręcznik oczywiście może być wykorzystany jako klasyczna książka, a wielka ilość wykresów pozwala na lepsze zrozumienie problemów fizycznych. W pracy wykorzystano doświadczenie zdobyte w czasie przygotowania wykładów realizacji prac przejściowych, dyplomów i projektów badawczych. Posiadacze wersji PTC MathCad Prime 1.0 i wyższej mają dostęp do wersji niższej dlatego programy nie zostały przekonwertowane do wersji Prime. Dwa rozbudowane przykłady przedstawiono w wersji MathCad Prime 3.1. W pracy zawarto także krótki dodatek z właściwościami wybranych materiałów.

Nazwa publikacji: WYMIANA CIEPŁA. WYKORZYSTANIE PROGRAMU MATHCAD DO OBLICZEŃ PROCESÓW WYMIANY CIEPŁA
Autor: Roman Domański

ISBN/ISSN: 978-83-635393-4-4
Oprawa: miękka
Data publikacji: 2016
Wydawnictwo: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
Liczba stron: 346
Wydanie: polski