第六章热分析

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Ansys12.0 Mechanical教程-5热分析

Ansys12.0 Mechanical教程-5热分析

Workbench -Mechanical Introduction第六章热分析概念Training Manual •本章练习稳态热分析的模拟,包括:A.几何模型B B.组件-实体接触C.热载荷D.求解选项E E.结果和后处理F.作业6.1本节描述的应用般都能在ANSYS DesignSpace Entra或更高版本中使用,除了•本节描述的应用一般都能在ANSYS DesignSpace EntraANSYS Structural提示:在S S热分析的培训中包含了包括热瞬态分析的高级分析•ANSYSTraining Manual稳态热传导基础•对于一个稳态热分析的模拟,温度矩阵{T}通过下面的矩阵方程解得:()[]{}(){}T Q T T K =•假设:–在稳态分析中不考虑瞬态影响[K]可以是个常量或是温度的函数–[K] 可以是一个常量或是温度的函数–{Q}可以是一个常量或是温度的函数稳态热传导基础Training Manual •上述方程基于傅里叶定律:•固体内部的热流(Fourier’s Law)是[K]的基础;•热通量、热流率、以及对流在{Q}为边界条件;•对流被处理成边界条件,虽然对流换热系数可能与温度相关•在模拟时,记住这些假设对热分析是很重要的。

A. 几何模型Training Manual •热分析里所有实体类都被约束:–体、面、线•线实体的截面和轴向在DesignModeler中定义•热分析里不可以使用点质量(Point Mass)的特性•壳体和线体假设:–壳体:没有厚度方向上的温度梯度–线体:没有厚度变化,假设在截面上是一个常量温度•但在线实体的轴向仍有温度变化… 材料特性Training Manual •唯一需要的材料特性是导热性(Thermal Conductivity)•Thermal Conductivity在Engineering Data 中输Engineering Data入•温度相关的导热性以表格形式输入若存在任何的温度相关的材料特性,就将导致非线性求解。

热分析 ppt

热分析  ppt

第二节 差热分析(DTA)
Differential Thermal Analysis
差热分析
——是在程序控制温度下测定物质和参比物之间 的温度差和温度关系的一种技术。
参比物: 在测定条件下不产生任何热效应 的惰性物质
6.2.1 差热分析原理
热电偶与差热电偶
差热分析原理图
将差热电偶的一个热端插 在被测试样中,另一个热 端插在待测温度区间内不 发生热效应的参比物中, 试样和参比物同时升温, 测定升温过程中两者的温 度差。
——快速提供被研究物质的热稳定性、热分解产 物、热变化过程的焓变、各种类型的相变点、玻 璃化温度、软化点、比热、纯度、爆破温度和高 聚物的表征及结构性能等。
与其它技术的联用性
热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情况, 解释曲线常常是困难的,特别是对多组分试样作的热 分析曲线尤其困难。目前,解释曲线最现实的办法就 是把热分析与其它仪器串接或间歇联用,常用气相色 谱仪、质谱仪、红外光谱仪、X光衍射仪等对逸出气 体和固体残留物进行连续的或间断的,在线的或离线 的分析,从而推断出反应机理。
加热速度快,峰尖而窄,形 状拉长,甚至相邻峰重叠。 加热速度慢,峰宽而矮,形 状扁平,热效应起始温度超 前。
升温速度对硫酸钙相邻峰谷的影响
合适
过快
(2)压力和气氛
——对体积变化大试样,外界压力增大,热反应温 度向高温方向移动。 ——气氛会影响差热曲线形态,一般采用动态气氛。
6.2.3 DTA曲线的解析
(2)试样的颗粒度 ——试样颗粒越大,峰形趋于扁而宽。反之,颗 粒越小,热效应温度偏低,峰形变小。 ——颗粒度要求:100目-300目(0.04-0.15mm)
(3)试样的用量 ——试样用量多,热效应大,峰顶温度滞后,容 易掩盖邻近小峰谷。 ——以少为原则。 ——硅酸盐试样用量:0.2-0.3克

第六章钢热处理分析

第六章钢热处理分析

第六章钢的热处理、名词解释1热处理: _______________________________________________________________ 2等温转变: _____________________________________________________________ 3连续冷却转变: _________________________________________________________ 4马氏体: _______________________________________________________________ 5退火: _________________________________________________________________ 6正火: _________________________________________________________________ 7淬火: _________________________________________________________________ 8回火: _________________________________________________________________ 9表面热处理: ___________________________________________________________ 10渗碳:________________________________________________________________二、填空题1、整体热处理分为________ 、____________ 、 _________ 、和___________ 等。

2、根据加热方法的不同,表面淬火方法主要有____________________ 表面淬火、_________________ 表面淬火、______________ 表面淬火、 _______ 表面淬火等。

第六章 热分析方法-3

第六章 热分析方法-3

(3-9)
1 1 2
R Rg Rb
式(3-9)表示温差T与热流差成正比。
最近,Platts[1]对热流型DSC作了理论上的估算,推导 出基线方程式,分析了传热系数对DSC曲线的影响。
由于在热流型DSC中试样和参比物在同一个加热炉内, 它们受同一温度-时间程序的监控,因此总的热流由下列 几部分构成:
• (5)试样辐射到参比物的热流为i5SR,传热 系数为K5SR。
• 如果假定在试样和参比物内部,试样和试 样盘以及参比物和参比物盘之间的温度递 度都为零,那么上述各种热流应为:
i 1 S K 1 S T f T T
i 1 R K 1 R T f T
i 2 S
K 2S
2.热流型DSC
热流型DSC的结构如图3-3所示,该仪 器的特点是利用鏮铜盘把热量传输到试 样和参比物的,并且鏮铜盘还作为测量 温度的热电偶结点的一部分。传输到试 样和参比物的热流差通过试样和参比物 平台下的镍铬板与鏮铜盘的结点所构成 的镍铬-鏮铜热电偶进行监控。试样温 度由镍铬板下方的镍铬-镍铝热电偶直 接监控。
• 差示扫描量热法(DSC)是六十年代以后 研制出的一种热分析方法,它是在程序控 制温度下, 测量输入到物质和参比物的温
度差和温度的关系的一种技术。根据测量
方法的不同,又分为两种类型:功率补偿 型DSC和热流型DSC。其主要特点是使用 的温度范围比较宽(-175~725C)、分辨 能力高和灵敏度高。由于它们能定量地测
50.88
0.01
含两个结晶水的柠檬酸钠(脱 水反应)
C S d T d T t T 1 S T f T T K 2 S T f 4 T T 4 K 3 S T f T T K 4 S T R T T K 5 S T 4 R T T 4 (3-11)

第六章-热力学第二定律PPT课件

第六章-热力学第二定律PPT课件

力学中称为方向性问题。
.
2
3,第二类永动机是不可能实现的
4,热力学第二定律与第一定律 相互独立互相补充
二,热力学第二定律的克劳修斯表述
克劳修斯(Rudolf Clausius,1822-1888),德国物理学家,对热力
学理论有杰出的贡献,曾提出热力学第二定律的克劳修斯表述和熵
的概念,并得出孤立系统的熵增加原理。他还是气体动理论和热力
.
4
3,更简单的克劳修斯表述:热量不可能自发地从低温热源传向高温热源。
通过以上内容,我们来判断以下说法正确与否:
① 功可变成热,热不能变成功。(若 对,举一例说明)
② 功可完全变成热,热不能完全变成功。(若不对,举一反例)
③ 功不能完全变成热,热能完全变成功。
④ 功可完全变成热,但要在外界作用下,热能完全变成功。
2,两种表述将的都是热和功的问题,功不仅限于机械功的广义 功,每一种功热转换过程也可以作为热力学第二定律的表述。
热力学第二定律不是若干典型热学事例的堆积仓库,物理定律也 不能停留在具体的表面描述,真正的热力学定律应当是对物理本 质的描述,不同的表述应当有共同的物理本质,热力学第二定律 应该有更好的叙述。
第六章,热力学第二定律
问题的引入:
1,焦耳理论与卡诺热机理论的矛盾:同属能量转换, 有用功变热可以全部实现,为什么反过来就不能全部 实现,能量转换与守恒定律可没有这样的限制。
2,热机效率始终小于1并不全是技术原因
3,大量与热有关的自然过程仅靠热力学第一定律是不 足以解释的:1)热传递是不可逆的;2)电影散场后, 观众自发离开影院走向各方,却不能自发地重新聚集在 原来的电影院; 3)空气自由膨胀不能自发收缩等。
小结:上述三个不可逆过程,在推理过程中,很容易找到使系统 复原的方法,但这种情况并不多见,并且花费很多精力时间去寻 找系统复原的方法,很不经济。所以,我们必须借助其他方法。

热分析方法-TG

热分析方法-TG
forming gas Gas chan ge: via PC or manuablly
三.热重曲线的分析和计算方法
-由热重法记录的重量变化对温度的关系曲线 称热重 曲线(TG曲线)。曲线的纵坐标为质 量,横坐标为温度。例如固体的热分解反应为:
其热重曲线如图2-3所示。
a A□□口
UBaDDd
Ti Tf T °C
-硫酸铜生成。根据热重曲线上的各步失重量 可以很
简便地计算出各步的失重百分数,从而 判断试样的热
分解机理和各步的分解产物。从 热重曲线
-可看出热稳定性温度区、反应区、反应所产 生的中 间体和最终产物。该曲线也适合于化学 量的计算。 -在热重曲线中,水平部分表示重量是恒定的, 曲线 斜率发生变化的部分表示重量的变化,因 此从热重曲 线可求算出微商热重曲线。新型热 重分析仪都有重量 微商单元。通过重量微商线 路可直接记录微商热重曲 线。
9
-实验条件一一升温速率、气氛等; -试样 的影响一一试样质量、粒度等。
1.仪器因素
1.仪器因素 (1)浮力的影响 由于气体的密度在不同的温度下有所不同,所以随 着温度的
上升试样周围的气体密度发生变化,造成浮力的变 动。 在
300°C时浮力为常温时的1/2左右,在900°C时大约为 1/4。可见,在试样重量没有变化的情况下,由于升温, 似乎试样在增重,这种现象通常称之为表观增重。表观 增重可用下列公式迂算:
-图2-5中DTG曲线所记录的三个峰是与
CaC2O4 - H2O三步失重过程相对应的。根据这 三个
DTG的峰面积,同样可算出CaC2O4 - H2O 各个热分解 过程的失重量或失重百分数。
-在热重法中,DTG曲线比TG曲线更为 有 用,因为它与DTA曲线相类似,可在 相同 的温度范围进行对比和分析而获得有 价值 的资料。 -实际测定的TG和DTG曲线与实验条件,

热值交换第6章分析解析

热值交换第6章分析解析
2018/10/20 71-29
四、对数平均温差法与效能-传热单元法的比较 效能-传热单元数法,假设的出口温度对传热量Q的影 响不是直接的,而是通过定性温度,影响总传热系数, 从而影响NTU,并最终影响 Q值。而平均温差法的假 设温度直接用于计算Q 值,显然-NTU法对假设温度 没有平均温差法敏感,这是该方法的优势。 对数平均温差法,可根据温差修正系数判断选择的流 动形式与逆流的差距。而-NTU法不能。 对数平均温差法反复进行对数计算,较-NTU法麻烦
71-4
增加管程
TA,out TA,in (tube side)
TB,in (shell side)
TB,out
单壳程、双管程
2018/10/20 71-5
进一步增加管程和壳程
TB,in (shell side)
TA,out
2-4型
TB,out
TA,in (tube side)
双壳程、四管程
3-6型
2018/10/20 71-6
交叉流换热器: 其主要特点是冷热流体呈交叉状流动。交叉流换热 器又分管束式、管翅式和板翅式三种。
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71-7
2018/10/20
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(c) 板翅式交叉流换热器
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板式换热器:
由一组几何结构相同的平行薄平板叠加所组成,冷热 流体间隔地在每个通道中流动,其特点是拆卸清洗方 便,故适用于含有易结垢物的流体。
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71-20
顺流和逆流的区别在于: 顺流: t2 ; t t1 t2 t t1
逆流:
t2 ; t t1
t2 t t1

催化表征

催化表征
大连理工催化表征方法
3.试样用量、粒度和装填情况的影响
试样用量多时,要过较长时间内部才能达 到分解温度。
试样粒度对TG曲线的影响与用量的影响 相似,粒度越小,反应面积越大,反应更易 进行,反应也越快,使TG曲线的Ti和Tf都低, 反应区间也窄。
试样装填情况首先要求颗粒均匀,必要 时要过筛。
大连理工催化表征方法
- x 0 % 0 1 .0 0 2 1 1 0 0 . フ 0 0 ォ ト レ ジスト 膜
- x 0 m 0 1 g .0 0 3 1
- x 0 % 0 1 .0 0 4 1
99. 95
試 フ ォ 料 トレ 名 ジ : ス ト 試 7 4 料 . 8 量 0 0 : [m g]
0 1 . 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 . 0 5 0 0 . 0 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 . 0 00 T [ ゚ e C m ] p
大连理工催化表征方法
5
2. 气氛的影响
热天平周围气氛的改变对TG曲线的影响也非 常显著。
在流动气氛中进行TG测定时,流速大小、 气氛纯度、进气温度等是否稳定,对TG曲线都 有影响。一般,气流速度大,对传热和逸出气 体扩散都有利。使热分解温度降低。对于真空 和高压热天平,气氛压力对TG也有很大影响。
大连理工催化表征方法
带光敏元件的热重法装置——热天平示意图
图为带光敏元件的自 动记录热天平示意图。 天平梁倾斜(平衡状 态被破坏)由光电元 件检出,经电子放大 后反馈到安装在天平 梁上的感应线圈,使 天平梁又返回到原点。
大连理工催化表征方法
3
T GA %
失重量的计算
残 - x 0 m 存 0 1 g源自.0 0 溶 1 媒 6 の 蒸 発

文物分析技术第六章 文物的其它分析技术

文物分析技术第六章  文物的其它分析技术
m* (m2 )2 m1
此式可用于寻找裂解途径(通过母离子m1与子离子m2的关系)。
中性 碎片
中性 碎片
xM1+ -E wM1+ -E

zM2+
mM2+ 量
M


yM1+

碎片飞行路径
亚稳离子峰的形成过程
其中所有M1+碎片的m/z仍相同,只是到达质量分析器时的
动能不同,即偏转不同,因而形成宽峰!
16
1 12
3.1 1.0
15 13 3.9
14 9.2
15 85
16 100
17 1.1
3、碎片离子峰
因分子发生键的断裂只需要十几电子伏特的能量,而 电子轰击的能量为70eV,因而会产生更小的碎片离子峰。
正 己 烷
15 29
43 57
71
H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
71 57 43 29
(4)炉温的测量位置
温度的测量有三个位置: 在研究样品中测量; 在惰性物质中测量; 在炉中测量。
(5)热电偶的选择
理想的热电偶是由贵金属丝制成,它不受热冲击影响,使用 寿命长。热电偶的热电动势位取决于焊接在一起的金属成分, 而这些金属的选择则是根据被研究样品所需探测的温度而定。
(6)样品粒度和装样松紧
二、热分析法的应用
热分析的应用主要有以下几方面:
(1)成分分析 ( 2)材料研制和应用开发 (3)化学反应的研究 (4)环境监测 ( 5)稳定性的测定 (6)微量物证检验
目前考古中热分析技术以各类技术为主,综合热分析仪 仍处于探索阶段。一般地,用差热分析来鉴别玻璃、纸张、 矿石、炉渣、遗址的土壤,获取陶瓷的烧制温度信息。热重 分析和差热分析相似,最适宜确定较低温度下烧制的陶器的 烧结温度。热膨胀法亦主要用于陶片原始温度的分析。

热分析的原理

热分析的原理

热分析的原理
热分析是一种通过测量物质在温度变化过程中的热量变化来研究物质性质和组成的分析方法。

热分析的原理主要包括热重分析和热量分析两种方法。

热重分析是通过检测样品在升温过程中质量的变化来分析样品的组成和性质;热量分析是通过测量样品在升温或降温过程中释放或吸收的热量来分析样品的性质和反应特征。

热分析的原理基于热力学和动力学的基本理论,通过研究样品在不同温度下的热量变化来推断样品的组成、结构和性质。

热分析可以用于研究物质的热稳定性、热分解特性、相变特性、反应动力学等方面的问题,是一种非常重要的分析手段。

在热重分析中,样品在升温过程中发生质量损失或增加,可以推断出样品中的挥发分、水分、热分解产物等成分的含量和性质。

通过热重分析,可以得到样品的热重曲线,从中可以判断样品的热稳定性、热分解特性等信息。

在热量分析中,通过测量样品在升温或降温过程中释放或吸收的热量,可以推断出样品的热容、热导率、热稳定性等性质。

热量分析通常包括差示扫描量热法(DSC)、示差热分析法(DTA)等方法,通过这些方法可以得到样品在不同温度下的热量变化曲线,从中可以推断出样品的相变温度、热容变化、热反应特性等信息。

总的来说,热分析的原理是通过测量样品在温度变化过程中的热量变化来研究样品的性质和组成。

热分析是一种非常重要的分析手段,广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域。

通过热分析,可以了解样品的热稳定性、热分解特性、相变特性、反应动力学等信息,为科学研究和工程应用提供重要的参考依据。

ANSYS热分析指南——ansys热辐射分析

ANSYS热分析指南——ansys热辐射分析

ANSYS热分析指南(第六章)第六章热辐射分析6.1热辐射的定义热辐射是一种通过电磁波传递热能的方式。

电磁波以光的速度进行传递,而能量传递与辐射物体之间的介质无关。

热辐射只在电磁波的频谱中占小部分的带宽。

由于辐射产生的热流与物体表面的绝对温度的四次方成正比,因此热辐射有限元分析是高度非线性的。

物体表面的辐射遵循Stefan-Boltzmann定律:式中:—物体表面的绝对温度;—Stefan-Boltzmann常数,英制为0.119×10-10 BTU/hr-in-R,公制为5.67×10-8 6.2基本概念下面是对辐射分析中用到的一些术语的定义:黑体黑体被定义为在任意温度下,吸收并发射最大的辐射能的物体;通常的物体为“灰体”,即ε< 1;在某些情况下,辐射率(黑度)随温度变化;辐射率(黑度)物体表面的辐射率(黑度)定义为物体表面辐射的热量与黑体在同一表面辐射热量之比。

式中:-辐射率(黑度)-物体表面辐射热量-黑体在同一表面辐射热量形状系数形状系数用于计算两个面之间的辐射热交换,在ANSYS中,可以用隐藏/非隐藏的方法计算2维和三维问题,或者用半立方的方法来计算3维问题。

表面I与表面J之间的形状系数为:形状系数是关于表面面积、面的取向及面间距离的函数;由于能量守恒,所以:根据相互原理:由辐射矩阵计算的形状系数为:式中:-单元法向与单元I,J连线的角度-单元I,J重心的距离有限单元模型的表面被处理为单元面积dAI 及dAJ,然后进行数字积分。

辐射对在辐射问题中,辐射对由一些相互之间存在辐射的面组成,可以是开放的或是闭合的。

在ANSYS中,可以定义多个辐射对,它们相互之间也可以存在辐射ANSYS使用辐射对来计算一个辐射对中各面间的形状系数;每一个开放的辐射对都可以定义自己的环境温度,或是向周围环境辐射的空间节点。

Radiosity 求解器当所有面上的温度已知时,Radiosity 求解器方法通过计算每一个面上的辐射热流来得到辐射体之间的热交换。

热力学第六章

热力学第六章
3点对应的是饱和水, 由p2=5kPa查(附表14),得 h3 h 137.72kJ/kg
s3 s 0.4763kJ/(kg.K)
4点对应的是未饱和水,
p4 p1 5MPa h4 h3 137.72 kJ kg
s4 s3 0.4763kJ/(kg.K)
3.增加了过热器,蒸汽在过热器 中的吸热过程(6→1)也是定压 过程,提高了平均吸热温度, 从而提高了乏气的干度x,提高 了循环效率,也改善了汽轮机 的工作条件。
p 4 5 6 3
1
2 v
郎肯循环热效率的计算
1. 锅炉中的定压吸热过程(4→5→6→1)吸入的热量:
q1 h1 h4
2. 定熵膨胀过程(1→2)中工质(或汽轮机)做功:
制热
动力
T2 环境温度
T0
制冷
T2
s
热力循环其它分类
气体动力循环:空气为主的燃气 1. 按工质 如燃气轮机等,按理想气体处理 蒸汽动力循环:以水蒸气为主 如蒸汽轮机等,按实际气体处理 2. 按燃料燃 烧方式分 内燃式:燃料在内部燃烧,燃气即工质,
如内燃机、燃气轮机等。
外燃式:燃料在外部燃烧,燃烧放出的热
为克服蒸汽卡诺 循环的缺陷,工 程实际中学常用 朗肯循环
朗肯循环
朗肯循环(Rankine Cycle)
朗肯循环系统工作原理
蒸汽过 热器 锅 炉 汽轮机 四个主要装置: 锅炉 汽轮机 发电机 凝汽器 给水泵 凝汽器
给水泵
蒸汽电厂示意图
朗肯循环(Rankine Cycle)
二、蒸汽动力循环系统的简化(理想化)
h2 h x h h 137 kJ kg
例1:朗肯循环,蒸汽进入汽轮机初压 p1=5MPa,初温 t1=500℃, 乏汽压力 p2=5kPa,不计水泵功耗。要求:将朗肯循环表示在Ts图上,并求循环净功、加热量、循环热效率及汽耗率。

ansys workbench 热分析讲义

ansys workbench 热分析讲义

Training Manual
6-17
热分析
…热边界条件 热边界条件
Training Manual
几种常见的对流系数可以从一个样本文件中导入。新的对流系数可以保存 几种常见的对流系数可以从一个样本文件中导入。 在文件中。 在文件中。
6-18
热分析
…热边界条件 热边界条件
辐射 辐射:
– 施加在面上 (二维分析施加在边上) 二维分析施加在边上)
Training Manual
Pinball Radius
右图中, 右图中,两部件间的间距大于 pinball区域,因此在这两个部件间 区域, 区域 会发生热传导。 会发生热传导。
6-9
热分析
… 组件 导热率 组件-导热率
Training Manual
默认情况下,假设部件间是完美的热接触传导, 意味着界面上不会发生温 默认情况下,假设部件间是完美的热接触传导, 度降 实际情况下,有些条件削弱了完美的热接触传导: 实际情况下,有些条件削弱了完美的热接触传导:
C. 热载荷
热流量: 热流量:
– 热流速可以施加在点、边或面上。它分布在多个选择域上。 热流速可以施加在点、边或面上。它分布在多个选择域上。 – 它的单位是能量比上时间( energy/time) 它的单位是能量比上时间( )
Training Manual
完全绝热(热流量为0): 完全绝热(热流量为 ):
q = TCC (Ttarget Tcontact )
– 式中 contact 是一个接触节点上的温度, Ttarget 是对应目标节点上的温度 式中T 是一个接触节点上的温度, – 默认情况下,基于模型中定义的最大材料导热性KXX和整个几何边界框的对角 默认情况下,基于模型中定义的最大材料导热性 和整个几何边界框的对角 被赋以一个相对较大的值。 线ASMDIAG, TCC 被赋以一个相对较大的值。 ,

热力化学第六章 化工过程热力学分析

热力化学第六章 化工过程热力学分析

Wid 耗功:a WS
T0 T0 Q低 Q 1 1 T L T I a T0 Q高 1 T H
T0 1 T L T0 1 T H
100%转化为理想功。 100%转化为理想功。
E XP
E XPh 部分转化为理想功。 E XC 部分转化为理想功。
稳流过程,流体具有的总有效能为:
EX EXK EXP EXPh EXC
6.3 过程热力学分析法
1)动能 和位能 100%转化为理想功。
E XK
2) 物理
6.2 化工单元过程的热力学分析
1. 流体流动过程的热力学分析 问题的提出: 由于流体流动有摩擦,包括流体的内摩擦及 流体与管道、设备的摩擦,使流体的一部分机械 能耗散为热能,导致功损耗,并有熵产生。 流体流动的推动力是压力差,为不可逆过程, 也有熵产生。 讨论流体流动过程的功损耗应首先找出熵产生 与压力降之间的关系:Δ Sg Δ p
6.2 化工单元过程的热力学分析
(4)换热过程的热力学效率: 例题6-9
H L Wid WL Wid a H H Wid Wid 无温差的传热过程,若无散热损失: a 1,但实际 生产中均为不可逆的有温差传热:
H L Wid Wid
a 1
思考: (1)热量全部回收,仍有功耗,为什么?
T Q ) Q(1 0 ) T T
|QH|=|QL|=Q
T0 ) TH T L Wid Q (1 0 ) TL
H Wid Q (1
损耗功: WL W
H id
T0 (TH TL )Q W TH TL
L id

ansys热分析

ansys热分析
386
第六章 热分析
387
热流密度也是一种面载荷。当通过单位面积的热流率已知或通过 FLOTRAN CFD 计 算 得 到 时 ,可 以 在 模 型 相 应 的 外 表 面 施 加 热 流 密 度 。如 果 键 入 的 值 为 正 ,代 表 热 流 流 入 单 元 。热 流 密 度 也 仅 适 用 于 实 体 和 壳 单 元 。热 流 密 度 与 对 流 可 以 施 加 在 同 一 外 表 面,但 ANSYS 仅读取最后施加的面载荷进行计算。
387
第二章 有限元分析基础
Ø 收敛误差选项 命令:NCNV GUI:Main Menu > Solution > Analysis Type > Sol'n Controls > advanced nl 使求解器可根据温度 、热流率等检验热 分析的收敛性 Ø 迭代次数选项 命 令 : NCNV GUI:Main Menu > Solution > Analysis Type > Sol'n Controls > advanced nl 如果在规定的迭代次数内, 达不到收敛, ANSYS 可以停止求解或到下一载荷步 继续求解 Ø 线性搜索选项 命 令 : LNSRCH GUI:Main Menu > Solution > Analysis Type > Sol'n Controls 设置本选项可使 ANSYS 用 Newton-Raphson 方法进行线性搜索 。 Ø 预测矫正选项 命 令 : PRED GUI:Main Menu > Solution > Analysis Type > Sol'n Controls > nonlinear 选项可激活每一子步第一次迭代对自由度求解的预测矫正。 ( 3) 打 印 输 出 选 项 下面介绍载荷步选项中的输出选项及其设定方式: Ø 控制打印输出选项 命 令 : OUTPR GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Output Ctrls > Solu Printout 本选项可将任何结果 数据输出到 Jobname.out 文件中。 Ø 控制结果文件选项 命 令 : OUTRES GUI:Main Menu > Solution > Analysis Type > Sol'n Controls > basic 选项控制 Jobname.rth 的内容。 5. 确 定 分 析 选 项 确 定 分 析 选 项 就 是 选 项 稳 态 热 分 析 所 用 的 求 解 器,下 面 介 绍 求 解 选 项 及 其 设 定 方 式: Ø Newton-Raphson 选项 命 令 : NROPT GUI:Main Menu > Solution > Analysis Options 此项仅对非 线性分析有用。 Ø 选择求解器选项 命 令 : EQSLV GUI:Main Menu > Solution > Analysis Options 选择可选择如下求解器中一个进行求解:Frontal solver(默认)、JCG solver、ICCG solver、PCG solver 和 Iterative。

第六章 化工过程热力学分析

第六章 化工过程热力学分析

例6-5 见P156
14
WL T0 S t T0 S g
可以看出: W 0 L
实际过程 可逆过程
一切实际过程一定有损耗功产生。所以,WL 也是过程不可逆 性的一种表征。WL↑ 其不可逆程度↑,实际过程总是自发 的伴随着WL的产生。 T 例 薄壁换热(Q为绝对值)
Wid,1 Q(1
(3)稳定流动过程的理想功
示意图见下页 先讨论黑框内体系:可逆过程 根据热力学第一定律:
Wid
Goto8
H Q WS
H H 2 H 1 Q WS ( R )
但是,Q是在T1~T2温度下和外界交换的热量。
6
Return
7
讨论虚线框内的体系:完全可逆过程
热力学第一定律依然适用:
H H 2 H 1 Q0 (WS ( R ) WC ) Q0 Wid
Wid Q0 H
△H 的计算前面讲过, Q0 怎么算呢?
可逆过程 △St=0(第二定律) Qsys (实) Q 0 S sur Q0 T0 T0
T0 S sur T0 Ssys
12
6.1.3 不可逆过程的损耗功WL 定义: WL=Wid-WS 具体WL和什么热力学函数有关呢?
Wid ( H T0 S sys ) WS (H Q实) (第一定律)
Q 实 T0 Ssur
WS (H T0 S sur) WL Wid WS T0 (S sys S sur ) T0 S t T0 S g
分析一下1点、2点能量的质量: Wid1>Wid2 但是,理想功是两个状态之间所 能做出的最大功——完全可逆功, 并非限定Ⅱ态一定是T0态,所以 衡量能量的价值,有必要引出一 个新的概念——火用。

仪器分析知识点总结各章

仪器分析知识点总结各章

仪器分析知识点总结各章第一章仪器分析的基本概念和原理1.1 仪器分析的定义仪器分析是利用仪器设备对样品进行检测、分析和测量,以获取样品中特定组分的含量、性质和结构等信息的一种分析方法。

1.2 仪器分析的分类仪器分析按照分析方法的不同可以分为物理分析、化学分析和生物分析三大类,其中每类又分为多个不同的分支。

1.3 仪器分析的基本原理仪器分析的基本原理是根据目标分析物的性质和特点,选用合适的分析仪器进行检测和分析。

常用的仪器分析原理包括光谱分析原理、色谱分析原理、质谱分析原理等。

第二章光谱分析2.1 光谱分析的基本概念光谱分析是利用样品对电磁波的吸收、散射、发射或者透射特性进行分析的方法,分析样品中的成分、结构和性质。

2.2 原子吸收光谱分析原子吸收光谱分析(AAS)是利用原子对特定波长的光的吸收特性来测定样品中金属元素的含量的分析方法。

原子吸收光谱分析的原理是利用吸收特性和比例计算出样品中目标元素的含量。

2.3 紫外可见光谱分析紫外可见光谱分析(UV-Vis)是利用样品对紫外和可见光的吸收特性进行分析的方法,常用于测定有机物和某些无机物的含量和结构。

2.4 荧光光谱分析荧光光谱分析是利用样品对激发光的发射特性进行分析的方法,荧光光谱常用于生物分析、环境分析和材料科学等领域。

第三章色谱分析3.1 色谱分析的基本概念色谱分析是利用色谱仪器对样品中的组分进行分离、检测和定量测定的方法,主要包括气相色谱分析、液相色谱分析和超临界流体色谱分析等。

3.2 气相色谱分析气相色谱分析(GC)是将样品分离为各个成分,再通过气相色谱柱进行分离和检测的方法,主要用于分析有机物、气体和挥发性物质。

3.3 液相色谱分析液相色谱分析(HPLC)是将样品分离为各个成分,再通过液相色谱柱进行分离和检测的方法,主要用于分析生物化学物、药物和小分子有机化合物等。

3.4 色谱联用技术色谱联用技术是将不同色谱方法和检测手段结合起来,以达到更高的分离能力和检测灵敏度,常见的色谱联用技术包括气相色谱-质谱联用(GC-MS)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)等。

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DTA曲线
横坐标:温度, 纵坐标:样品与参比物的温差 被测物质无热效应时,曲线 水平,该直线称为基线; 被测物质发生吸热变化,吸 收峰曲线向下; 放热变化吸收峰曲线向上; 热容发生变化时,出现转折 (玻璃化转变)。 热效应越大,峰的面积也就 越大
一般来说,物质的脱水、脱气、蒸发、 升华、分解、还原等表现为吸热,而物 质的氧化、聚合、结晶、和化学吸附等 表现为放热。
(4)DTA与TG的联用 DTA与TG样品室相联,控制同样的升温速 率进行试验,同时得到DTA与TG的曲线, 以便于对照分析。
四、 DTA、DSC、TG在聚合物研究 中的应用
基本功能 (1)对物性的测定:可测定各种转变温度,各 种热转变参数(热容、热焓、活化能) 如:熔融温度、冷结晶温度、次级转变温度、 分解温度,结晶转变温度;熔化热,升华热, 分解热,蒸发热,结晶热,反应热等。 (2)物质反应性的研究:研究在程序升温环 境中发生的化学反应,利用反应的吸热或放热 效应研究反应的起始与终止温度,反应热,反 应动力学与反应条件等。
样品池:粉末状样品,普通铝质样品池 液体样品: 液体样品池,加盖,刺孔
(7)参比物
(8)温度校准物 表6-2
三、热重分析
Thermo-Gravimetry -Analysis 1.热重分析的原理与装置 原理:程序升温的环境下,测量样品重量 随温度的变化关系,由此来研究样品的 物理或化学变化。 得到的是样品重量随温度的变化曲线。
如可用来研究聚合物固化、氧化、老化 及其他化学变化的信息。 总之,凡是随温度变化发生热行为变化 的过程,均可利用热分析进行分析。
主要应用类别
1.热转变温度的测定 热转变温度包括以下几类:玻璃化温度, 冷结晶温度,熔融温度,分解温度,次 级转变温度等。 具体应用举例: (1)研究各种热转变温度,确定材料的加 工工艺条件
装置:热重分析仪由加热器、温度控制 器、微量热天平、放大器、记录仪组成。 其中最主要的是微量热天平。
微量热天平
样品重量变化所引起的天平位移量转化 成电磁量,这个微小的电量经过放大器 放大后,送人记录仪记录;而电量的大 小正比于样品的重量变化量。
TG曲线
横坐标:温度 纵坐标:重量 百分数 起始分解温度 5%热失重温度 分解终止温度
例:未拉伸的聚苯二甲酸乙二醇酯的DTA 曲线
拉伸温度范围
热定型温度范围
(2)明确材料的热性能,确定材料的使用 条件。 热性能参量举例: 玻璃化温度的测定; 熔融温度的测定 热分解温度的测定-TG
(3)研究热性能 的影响因素与规律
例 P175 共聚物 玻璃化温度
共聚物玻璃化温度
第六章 热分析
一、 热分析技术概述 二、 差热分析与差示扫描量热分析 三、热重分析 四 、DTA,DSC,TG在聚合物中的应用
一、热分析技术概述
1.热分析技术(thermal analysis)定义: 1977年国际热分析协会的定义:在程序温度下,测量物 质的物理性质与温度的关系的一类技术。 物质:被测样品或反应产物; 程序升温一般是指线性程序升温,也可是倒数程序或对 数程序。 物理性质包括物质的质量、热焓、尺寸、力学、声学、 电学、光学、磁学性质等。 因此,广义上讲,热分析技术包括许多与温度有关的实 验测量方法
二、差热分析与差示扫描量热分析
1.差热分析的原理与装置 Differential Thermal Analysis, DTA 2.示差扫描量热的原理与装置 Differential Scanning Calorimetry, DSC 3.DTA与DSC应用中的注意事项
1.差热分析的原理与装置(DTA)
DSC曲线
横坐标:温度, 纵坐标:热量变化率dH/dt,
一般需标明吸热或放热的方向。
常见的DSC曲线向上为吸热(+),
吸热峰向上,放热峰向下,与 DTA相反。 若定义向下为吸热则两曲线相同。
3.DTA与DSC应用中的注意事项
P172 (1)DTA与DSC均可获得样品热量随温度变化 的谱图,由此研究样品的某种物理或化学变化。 (2)样品的热历史对热分析结果影响很大,在 分析测试中要注意分析或消除 (3)DSC在定量方面比DTA具有优势,①DSC的 纵坐标是热量函数,便于定量计算②消除了由 于参比与样品温度差异对热行为的影响。
2.聚合物结晶行为的研究 测定熔融温度或冷结晶温度 结晶热或熔化热 晶体类型的转变:升温过程中发生的晶型转
变多为吸热转变。
测量结晶度 例:P177
3.热固性树脂的固化行为研究 优点:用量少,精度高,适用于各种固化 体系 能够测量固化反应的起始温度、峰值温度、 终等。 对于热固性树脂固化工艺的选择,树脂固 化体系配方的评价具有重要指导意义。
100
onset: 379
weight %
80
95%: 352.4 90%:371
60
40
20
0 0 100 200 300 400 500 600
Temperature
举例
汽化、分解出气体或失去结晶水时,被测的物质质量就会发生变化。 这时热重曲线就不是水平直线而是有所下降。通过分析热重曲线, 就可以知道被测物质在多少度时产生变化,并且根据失重量,可以 计算失去了多少物质,(如CuSO4· 5H2O中的结晶水)。从热重 曲线上我们就可以知道CuSO4· 5H2O中的5个结晶水是分三步脱去 的。TGA 可以得到样品的热变化所产生的热物性方面的信息。
2.示差扫描量热的原理与装置(DSC)
原理:差热补偿。 试样与参比物处在同样的程序控温环境 中,用热量补偿器对温度低的一方进行 热量补偿,维持两者温度相同,由此测 量所需热量与温度的关系。测量得到的 是随温度变化的样品热量(吸热或放热) 的变化曲线
装置:DSC与DTA结构相似,主要差别是热 量补偿器。
物质在升温过程中会发生各种吸热或放热变化, 或者热容发生变化,这些变化对温度变化产生 影响,DTA在此基础上产生。
原理:使试样与参比物在同样程序控温环境中, 测量两者之间温度差随温度变化关系曲线。 利用温差的变化研究样品在程序温度下发生的物 理与化学变化
DTA装置
DTA仪器主要由控温炉、温度控制器、 检测器及数据处理装置组成。
2.热重分析中的注意事项:P174 (1)注意样品的预处理 (2)样品的测量气氛:由于测量温度较高, 因此测量气氛非常重要。一般情况下是 在氮气保护下测量,少量的氧也会对热 失重曲线有重要影响。有时也专门测量 氧气存在下的热失重研究样品高温氧化 情况。
(3)程序升温速度很重要。升温过快或过 慢使曲线发生偏移。 一般情况下升温速率在5~10℃/min
小结
热分析的基本原理与应用的广泛性 DTA,DSC,TG的基本原理与曲线特征 测试注意事项 三者在聚合物研究中的重要应用。
动态热机械法(Dynamic thermomechanical analysis, DMA)
热光学法(Thermooptometry)
电阻R
热电学法(Thermoelectrometry)
磁化率、磁导率 热磁学法(Thermomagnetometry)
3.热分析的应用: 在程序温度下研究各类物理性质的变化,由此探究物质 所发生的物理的、化学的、微观结构及其组成的变化。 差热分析、示差扫描量热分析、热重分析与热机械分析 是热分析的四大支柱。 它们能快速提供热稳定性、热分解产物、各种类型的相 变点、热变化过程中的焓变、玻璃化转变温度、软化点、 比热等数据,对高聚物进行表征与结构性能的研究,也 是化合物相变过程与反应动力学研究的常用手段。
2.热分析的分类
测量的物理量 质量m 方法名称 热重法(Thermogravimetry, TG,TGA)逸出气分析
升温/冷却曲线测定(Heating-/Cooling-curve determination)
温(度)差 DT
比热容cp、热量 ( Q) 尺寸L、体积V 力学量:模量E、 内耗 光学量
(4)升温速度是DTA与 DSC重要的测量条件, 对曲线测量结果有较 大影响。 热转变温度: 曲线峰型: 峰面积:
(5)测量气氛:一般要在惰性气体保护下进行。 如氮气 (6)样品物态与样品池: 试样量:5~15mg,
试样量的影响:对热效应的大小、峰的形状均有显著影响。 一般试样量增加,峰面积增加,且使基线偏离零线的程度增大。 试样形状也对曲线有影响 –如试样的粒径大小, 纤维状与粉末状等:
差热分析(Differential thermal analysis, DTA)
差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry, DSC)
调制式差示扫描量热法(Modulated differential scanning calorimetry, MDSC) 热膨胀法(Thermodilatometry, TD) 热机械分析(Thermomechanical analysis, TMA)
例: 环氧树脂固化
4.TG的应用:
(1)热稳定性的研究
(2)热分解研究 低沸点挥发份含量的测定 蒸发或升华速度 吸水与脱水 汽化热测量 热分解产物、反应动力学等研究 有时DTA联用,有利于对比分析。
5. 利用热分析的基本功能,通过对热性能 与热行为的研究,进行其他性能研究。 (1)热历史与处理条件对聚合物性能的影 响。P175 (2)聚合物热力学参数的测定: 相互作用参数的测定,P176
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