计算基于压缩空气的冷却的合适压力
3D打印
冷却
温度
2021-05-01 18:57:09
2个回答
首先,我在 Matlab 中创建了一个从 210°C 冷却到低于 50°C 的快速简化模拟。这是一个图表,显示了温度曲线随时间的差异。如前所述,它被简化了,因为我猜打印件可以在不到 5 秒的时间内从 210 度升至 50 度,当适当冷却到室温时。
我使用了这个微分方程:
其中T是温度,t是时间,T_target是目标温度(冷却空气的温度),a是我为满足上述指定标准而调整的常数(a = 0.5)
如您所见,您可以节省大约一秒钟的冷却时间。你说够不够。在我看来,它与标准印刷无关。
如果您想尝试和试验它,这里是 Matlab 源代码(它也可能在 GNU Octave 中运行,但我还没有尝试过):
clear;
clc;
a = 0.5;
targetTemp1 = 23;
targetTemp2 = 0;
tempLine = 50;
timeSpan = [0, 5];
x0 = 210;
[t1, y1] = ode45(@odeFcn, timeSpan, x0, 0, a, targetTemp1);
[t2, y2] = ode45(@odeFcn, timeSpan, x0, 0, a, targetTemp2);
figure("Position", [360, 1220, 1200, 800]);
hold on;
plot(t1, y1);
plot(t2, y2);
plot([timeSpan(1), timeSpan(end)], [tempLine, tempLine], "Color", "black", "LineWidth", 2);
grid on;
legend("Taget temperature: " + targetTemp1, "Taget temperature: " + targetTemp2);
xlabel("t[s]");
ylabel("T[\circC]");
function y = odeFcn(t, x, a, target)
y = -a * (x - target);
end
话虽如此,这就是我计算所需压力的方法。
常数:
c是空气的比热容, κ是空气的泊松常数, ρ是空气密度, V_2是大气压下的体积,我估计了这个值, Δt是假设加压空气在室温下需要冷却的温差低至 0 度
通过delta t冷却空气所需的能量由以下公式给出:
假设这是理想气体的绝热过程,我们可以使用这个方程来找到p1:
假设V1由下式给出:
我计算出所需的功W为 0.3 J,压力p1为 148 kPa。对我来说,这似乎相当低,我可能在某处犯了错误或错误的假设。但是,我总是建议尝试并凭经验找到答案,因为有太多不可预见的变量,例如:空气湿度、会吸收/释放热量的部分、气流的方向和速度、出口的横截面积等。
希望这可以帮助。