ISSN:
1432-1181
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
,
Physics
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung Die Arbeit enthält allgemeine analytische Herleitung und eine übersichtliche Zusammenstellung vieler Ergebnisse für zeitabhängige Wärmeleitung in thermisch gekoppelten kugelförmigen Räumen. Das System besteht aus einer Kugel und ihrer Umgebung, wobei jedes Gebiet verschiedene thermische Stoffeigenschaften und verschiedene Anfangstemperaturen hat. Die allgemeine geschlossene Lösung, die einer willkürlichen Verteilung der Anfangstemperatur genügt, wird spezialisiert zur Anwendung auf eine Reihe interessanter Probleme. Davon stellt die Situation, in der die Kugel und die Umgebung anfangs verschiedene gleichförmige Temperaturen haben, ein grundlegendes Problem in der Theorie der Wärmeleitung dar. Deshalb wird eine umfassende Darstellung der zeitabhängigen Temperaturverläufe gegeben für mehrere Stellen in der Kugel und der Umgebung, wobei die Verhältnisse der thermischen Stoffeigenschaften als Parameter dienen. Charakteristische Werte wie die Dauer der instationären Zeitspanne und die Eindringungstiefe des Temperaturfeldes in die Umgebung werden betrachtet. Ein weiterer interessanter Fall ist gegeben, wenn die thermische Leitfähigkeit der Kugel wesentlich größer ist als die der Umgebung, so daß die Kugeltemperatur als räumlich gleichförmig betrachtet werden kann. Zusätzlich zur Darstellung der zeitlichen Temperaturverläufe werden die Bedingungen mitgeteilt, unter denen die Annahme einer räumlichen Gleichförmigkeit der Kugeltemperatur gültig ist. Es wird gezeigt, daß der instationäre Temperaturverlauf für eine Metallkugel in einer gasförmigen Umgebung durch eine einzelne universelle Kurve dargestellt werden kann.
Notes:
Abstract A comprehensive study encompassing a general analytical development and an archival presentation of results is made for transient heat conduction in thermally coupled spherical regions. The system consists of a sphere and its surrounding environment, each region having different thermal properties and different initial temperatures. The general closed form solution, which accommodates an arbitrary inital temperature distribution in the sphere, is specialized to apply to a number of interesting problems. Among these, the situation in which the sphere and the surroundings are initially at different uniform temperatures constitutes a basic problem in the theory of heat conduction. Correspondingly, a comprehensive presentation of transient temperature histories is made for various locations in the sphere and in the surroundings, with relevant thermal property ratios serving as parameters. Characteristics such as the duration of the transient period and the penetration depth of the temperature field into the surroundings are illuminated. Another interesting situation is that in which the thermal conductivity of the sphere is much greater than that of the surroundings, so that the sphere temperature may be regarded as being spatially uniform. In addition to a presentation of temperature histories, the conditions are identified under which the assumed spatial uniformity of the sphere temperature is valid. For the case of a metallic sphere situated in a gaseous environment, it is demonstrated that the transient response can be represented by a single universal curve.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF01106717
Permalink
