Расчет новой температуры объекта при изменении температуры воздуха

Я пытаюсь рассчитать новую температуру объекта при изменении температуры воздуха вокруг него за определенный период времени.

В основном я получаю периодические показания с датчика температуры воздуха в холодильнике. В некоторых случаях эти показания поступают каждые 5 минут, в других — каждые 1 минуту, поэтому время между показаниями может быть разным.

Для каждого показания, которое я получаю, я хотел бы также рассчитать приблизительную температуру пищи в ее ядре; что-то вроде курицы, например (я знаю, что эта часть расплывчата, но если есть переменная, которую я могу настроить, это нормально).

Результатом должна быть «демпфированная» версия фактической температуры воздуха, так как очевидно, что любые объекты будут медленно изменять температуру, чтобы в конечном итоге соответствовать температуре воздуха.

Первоначально вокруг датчика помещали «имитатор еды», поэтому температура автоматически снижалась, но это уже не так.

Я не очень разбираюсь в термодинамике. Я не уверен, могу ли я просто добавить процент изменения температуры к предыдущему демпфированному значению, или мне нужен расчет, основанный на нескольких последних показаниях температуры воздуха, или что-то в этом роде.

Думаю, я ищу результат, похожий на:

10:00 2 degrees (air), 2 degrees (product)
10:05 2.5 degrees (air), 2.1 degrees (product)
10:10 2.5 degrees (air), 2.2 degrees (product)
10:20 2.7 degrees (air), 2.5 degrees (product)

Я мог бы сделать что-то очень дешевое, например, усреднить показания за последние 30 минут, но я не думаю, что это поможет!

Буду признателен за любую помощь - большое спасибо.

Вы не можете, по крайней мере, не зная теплопроводности (также известной как скорость теплопередачи) поверхности раздела воздух-объект и теплоемкости (также известной как джоули на грамм на кельвин) объекта; чтобы получить внутреннюю температуру, вам также нужна скорость теплопередачи твердого тела.
Однако с помощью контролируемого эксперимента вы можете оценить проводимость: начните с известной температуры воздуха и объекта соответственно. Затем снимите показания обоих через равные промежутки времени. Среднее изменение разности температур, деленное на временной интервал, дает проводимость. С помощью закона Фурье вы можете предсказать температуру объекта.
Спасибо, Карл. Он не должен быть абсолютно точным. Это для безопасности пищевых продуктов в ресторанах (и подобных). Им просто нужно примерно знать, когда температура продуктов вышла за допустимые пределы. У них не может быть отдельных показаний для каждого типа пищи, поэтому они основаны на чем-то вроде курицы. Я думаю, что они даже получили примерно такой же ответ, нанеся на датчик какой-то «термоклей». В общем, я пытаюсь грубо имитировать блок белка в холодильнике.
Спасибо, Азирафель. Изменяется ли скорость изменения в зависимости от того, насколько она близка или далека от температуры воздуха (не физически, а численно)? Или как долго он подвергался воздействию такой температуры?
Кто-то на другом форуме сказал следующее: «Для этого вам нужно решить уравнение теплопроводности. (ЧЧП второго порядка в трех пространственных измерениях: вам сойдет с рук моделирование курицы как однородной сферы)». но предложил спросить здесь.
Я сейчас исследую закон Фурье...
Я также обнаружил это: «Для каждого образца было проведено три измерения теплопроводности при каждом уровне температуры. Влияние температуры было аналогичным тому, о котором сообщается в литературе для других видов мяса. Следующие уравнения могут быть использованы для выражения результатов, полученных для белого мяса. : k(Ватт/м-°C) = 0,476 + 0,00060T(°C) (0–20°C) и k(Ватт/м-°C) = 1,07 - 0149T - 1,04 × 10-4T2(от -75 до −10°C). Аналогичные выражения были получены для темного мяса».
Прежде чем создавать большие проблемы, вы можете проверить с регулирующими органами. Если у них есть строгая процедура, которой нужно следовать, не имеет значения, как вы делаете свой расчет.

Ответы (2)

Метод моделирования курицы в виде сферы, упомянутый на другом вашем форуме, может работать примерно так. Смоделируйте курицу как сферу и используйте уравнение теплопроводности, рассматривая поверхность как границу. Как это сделать обсуждается здесь . Чтобы получить приблизительную температуропроводность для цыпленка, вы можете использовать уравнения, которые вы обнаружили выше, которые выглядят так, как будто они зависят только от температуры. Это переводится в коэффициент температуропроводности через:

α "=" к р с п

где к теплопроводность, р - плотность курицы, а с п это удельная теплоемкость, которую можно найти здесь для ряда различных видов мяса .

Даже если этот метод не совсем похож на то, что вы ищете, вы все равно можете счесть использование уравнения теплопроводности каким-то образом полезным. Он часто используется для измерения тепла и температурных изменений в объектах.

Если проблема заключается в температуре пищи (и результирующей скорости роста бактерий), моделирование курицы в виде сферы кажется плохой идеей, потому что у курицы много торчащих частей. И если единственные бактерии на цыпленке не находятся в центре цыпленка, отслеживание/прогнозирование только внутренней температуры также кажется плохой идеей. Кожа и выступающие части нагреваются первыми, и если они достаточно нагреются, в них разовьются бактерии, даже если сердцевина курицы замерзнет.

Как указывалось в предыдущих комментариях и ответах, каждое вещество будет иметь свою теплопроводность. Более того, переход от замороженного к незамерзшему требует теплоты плавления (например, лед/вода могут оставаться при температуре точно 0 градусов по Цельсию, поскольку из них уходит тепло и изменяется соотношение воды и льда); и эффективная теплота плавления разных продуктов будет разной.

Будет очень сложно (вероятно, невозможно) придумать единую формулу, охватывающую все виды продуктов. Альтернативный подход может состоять в том, чтобы отобрать образцы определенных типов продуктов, вставить небольшие термодатчики в образцы на разной глубине и в разных местах и ​​измерять температуру окружающей среды, пока вы контролируете температуры, сообщаемые термодатчиками.

Расчет новой температуры объекта при изменении температуры воздуха
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v