+420 776 322 341
Krásná Hora n. Vlt. 142Postup použití výpočtu chladícího disku
-
- V oddílu „Zadání hodnot“ nastavte požadované parametry výpočtu: rozměry a materiál hřídele a teplotní poměry.
- V oddílu „Vypočtené hodnoty“ je uvedena teplota na studeném konci hřídele bez chladícího disku t_k a v případě, že t_k > t_poz je uveden i tepelný tok z hřídele do okolí Qmin, který je nutný pro dosažení t_poz. Pozn.: Je-li nutno použít chladícího disku, zvolte jeho materiál (ocel-hliník). Ve výpočtu jsou uvažovány pouze hladké disky nalisované na hřídel. Rozměry chladících disků jsou automaticky určovány na základě zadaného průměru hřídele. (Chladící disk je na hřídeli délky l umístěn ve vzdálenosti l/4 od horkého konce, viz obrázek.)
- V tabulce „Výběr chladícího disku“ zvolte jeden konkrétní disk. Obsah sloupce s technickými údaji lze měnit pomocí tlačítek nad tabulkou. Lze tudíž okamžitě zobrazit buď tepelný tok chladícím diskem Qd, nebo skutečnou teplotu na studeném konci hřídele t_kd. Vyberte takový chladící disk, aby buď Qd ≥ Qmin, nebo t_kd ≤ t_poz.
- V oddílu „Parametry zvoleného chladícího disku“ jsou uvedeny rozměry vybraného chladícího disku a jeho chladící potenciál.
Dozvědět se více o ON-LINE výpočtech a poptat vlastní ON-LINE výpočty 
Přenos tepla – teoretické pozadí
K přenosu (sdílení) tepla dochází v zásadě třemi způsoby:- vedením (kondukcí),
- přestupem (konvekcí),
- sáláním (radiací).
Kondukce – vedení tepla
Vedení tepla je zprostředkováno pohybem molekul uvnitř látky, kterou je teplo sdíleno. Čím jsou molekuly dané látky blíž u sebe (pevné látky), tím je vedení tepla intensivnější. Stacionární vedení tepla je popsáno Fourierovým zákonem:
Q=λ⋅A⋅(\frac{dt}{dx}),
kde A je plocha kolmá ke směru tepelného toku Q a teplotní gradient je záporný, neboť teplota ve směru toku klesá. Pro výše uvedený výpočet jsou stěžejní pro vedení tepla kovy, pro něž se jako pro všechny tuhé látky součinitel tepelné vodivosti podle druhu materiálu značně liší. Největší je u čistých kovů a s jejich znečištěním klesá.
Vedení tepla jednoduchou rovinnou stěnou (např. deskou, viz obr.) neproměnného průřezu A lze vyčíslit snadnou integrací:
Q=\frac{λ}{δ}⋅A⋅(t_1-t_2),
kde δ je tloušťka uvažované stěny.
Součinitel přestupu tepla uvažovaný ve výpočtu byl dle [1] zvolen:
- ocel → λ = 52 W/m/°C,
- hliník→ λ = 186W/m/°C.
Konvekce – přestup tepla
K přestupu tepla dochází pohybem makroskopických částic, tzn. tento jev je charakteristický pouze pro tekutiny, tj. kapaliny a plyny. Konvekci lze rozdělit na přirozenou a nucenou. Výše uvedený výpočet se zabývá sdílením tepla ze stěny teploty ts do okolí teploty tok, které popisuje Newtonův zákon:
Q=α⋅A⋅(t_s-t_{ok}),
kde α je součinitel přestupu tepla, který ovšem závisí na všech veličinách určujících fyzikální vlastnosti. Je tedy velmi obtížné určit jeho velikost výpočtem. Součinitel přestupu tepla pro vzduchem chlazený disk byl uvažován dle [1] α = 8 W/m2/°C.
Chladící disky
V technické praxi je někdy třeba zjistit rozložení teplot v hřídeli, která je na jednom konci ohřívána, pro dimenzování dalších strojních součástí jako jsou např. ložiska, spojky, klínové nebo řemenové převody apod. Jedná se např. o pohon čerpadel, pump, kompresorů a jiných dmýchacích strojů, které pracují s horkými tekutinami, tj. kapalinami i plyny. V případě, že je teplota příliš vysoká pro použití konvenčních strojních součástí, je nutné hřídel chladit. Toho lze docílit např. umístěním chladícího disku, který je schopen potřebné množství tepla z hřídele odvádět. Chladící disk lze s hřídelí spřáhnout např. spojením pero – drážka, které však nezajišťuje dokonalý přenos tepla mezi hřídelí a chladícím diskem. Pro tuto aplikaci je lepší použít chladící disky na hřídel nalisované. Chladících disků existuje více druhů. Při volbě typu chladícího disku je ovšem třeba mít na paměti, že jakýkoli disk, který není hladký, bude nutně mít také zvýšený akustický výkon, který může být srovnatelný nebo i větší než stroj, který je přes hřídel poháněn. Akustická isolace obvykle představuje i isolaci tepelnou, což její použití znemožňuje, neboť by se tím značně snížil tepelný tok z chladícího disku a jeho funkce by tím byla omezena nebo úplně eliminována. Druhy chladících disků:- hladké,
- žebrované,
- olopatkované,
- vícenásobné.