Формулировка граничных условий

[Санек 0]

Доброго времени суток. (Star-CCM)

Есть задача.

Прямоугольный канал. В канале течет жидкость. Одна стенка нагревается на солнце, размерность Вт/М2,(есть источник тепла)...

Жидкость нагревается и если считать без радиационных или конвективных потерь, размерность которых Вт/М2К, то задача не сходится...

то есть получается 50000К и всякая чуш.

Потери пропорциональны температуре нагреваемой стенки, которая охлаждается протекающей жидкостью...

как задать граничные условия?...

Интуитивно понимаю, что необходимо рассматривать 2 среды, канал(жидкость) и окружающий воздух.

Далее задаю тепловой поток на стенку воды, задаю общую стенку для сетки, конвекцию в воздухе...(возможно не правильно ее задаю)...не понятно куда идет тепловой поток ...короче запутался в 2 соснах!!!

Как правильно решать подобные задачи?

не принципиально конвекция или излучение.

Заранее СПАСИБО!!!

Изменено 2 августа 2011 пользователем Санек

[MotorManiac 130]

Доброго времени суток. (Star-CCM)

размерность которых Вт/М2К

Разберитесь с размерностью. Потому что это размерность коэф-та конвективного теплообмена.

Как правильно решать подобные задачи?

Нужно смотреть тепловой баланс, сколько тепла пришло, столько и должно уйти соответственно.

не принципиально конвекция или излучение.

:-)

[Санек 0]

MotorManiac Спасибо что откликнулись.

Поясню. Речь идет о солнечном коллекторе. На теплоприемную панель падает солнечное излучение. под панелью течет вода. Панель излучает в небо и обдувается ветром, тобишь конвективные и радиационные потери. В зависимости от качества краски(наличия селективного покрытия, меняющего степень черноты и поглощение) и количесва стекол будут преоблодать или конывективные или радиационные потери...но все эти потери, сводятся к обобщенному коэфициенту потерь с размерностью [Вт/м2К].

Для моих расчетов достаточно учитывать просто конвекцию, которая будет означать обобщеные потери(хоть излучение и пропорционально 4 степени , но при переходе к расчету с небольшими температурами потери на конвекцию и излучение считаются линейными от температуры).

Вода отводит тепло от панели, наряду с потерями.

Зная примерно баланс, задаю коэффициент конвективных потерь, это выполдняется в другой програмке.

Как задать граничные условия для стенки, с одной стороны которую обтекает вода, на которую падает солнечное излучение и которая коныективно охлаждается? Я так понимаю нужно создавать 2 тела, воздух и воду. На стенке воды задавать солнечное излучение. на стенке воздух конвекцию?

ничего не получается по расчетам.

Вот схемка

схема

Изменено 4 августа 2011 пользователем Санек

[MotorManiac 130]

Кажется понял что вы хотите. Есть труба, по ней течет вода с определенным расходом - длина, диаметр трубы известны и необходимо посчитать насколько нагреется вода при прохождении данного участка трубы, если нач. температура воды известна ?

Собственно можно воспользоваться известным ур-ием Q=aF(Tг-Tж); где a- коэф-ент конвективного теплообмена; F - теплообменная поверхность; Тг - температура внешнего газа; Тж - температура жидкости.

В поправках на излучение нет необходимости, т.к. лучистый теплообмен в данной системе будет составлять 0.1 % от конвективного, так же не следует водить поправку на температуропроводность стенки, можно принять равной Т стенки и Тж, потому что градиент температур по стенке будет 0.0001С. Интенсификация процесса настолько маленькая, что вводить дополнительные уравнения теплообмена просто бессмысленно.

[Санек 0]

MotorManiac добрый вечер.

Поясняю. Прямоугольный канал назвал чтоб не вдоваться в подробности...но если Вы акцентируете внимание на физической задаче, которая мне хорошо известна...придется объяснить суть проблемы полностью...согласитесь такое не посчитаешь по формуле мощности теплового оптока от стенки трубы к воде...

Есть плоский бак(солнечный коллектор).

на входе вода(температура задана), на выходе вода, собственно нужно найти. (патрубки)

на лицевую сторону падает солнечное излучение. 1000[Вт/м2]

Есть конвективные потери с этой же лицивой стороны 8 [Вт/м2К]

Все считается, если задавать температуру стенки, например как сейчас 373К.

когда начинаю задавать конвекцию с помощю двух тел и тд ничего не получается...

В реальности стенка охлаждается воздухом и излучает.

Развеивая миф об излучении, при температуре 100С и не селективной краске бака потери бака на излучения и конвекцию в реальности примерно равны...!!!

Но мне это не важно...мне нужно просто учесть конвекцию на стенке, тк излучение приведено к этому коэфициенту.Так в гелиотехнике принято!!!......[Вт/м2К].

Как задать граничные условия и вообще считать такую задачку?

Не понятно что делать с стенкой? она нужна? либо просто воздух-вода, на воде излучение, на воздухе конвекция...либо все задавать на стенке...? то есть 3 тела?

Изменено 5 августа 2011 пользователем Санек

[MotorManiac 130]

на входе вода(температура задана), на выходе вода, собственно нужно найти. (патрубки)

на лицевую сторону падает солнечное излучение. 1000[Вт/м2]

Есть конвективные потери с этой же лицивой стороны 8 [Вт/м2К]

Вы путаете эти 2 значения, 8 это коэф-т конвективного теплообмена, а не потери тепла.

Потери тепла вследствие чего возникают ? температура теплоносителя выше чем температура окружающей среды ?. Тогда просто из лучистого теплового потока вычитается конвективный и все. Qсумм=1000 - 8F(Tст-Тсреды); Тст=Тжидкости. Можно так же прикинуть максимальную температуру нагрева жидкости - это надо тепловые потоки приравнять тогда. Кстати, если температура теплоносителя на входе ниже чем Т внешней среды, то конвекция сначала будет греть теплоноситель.

P.S. Такие задачи считаются именно на листочке бумаги, нет необходимости в сложном анализе тока жидкости итд, все равно результаты расчета на 100% не совпадут с реально действующим образцом.

P.S. 2 Если кае система умеет прогнозировать скорость, направление ветра а так же частоту появления солнца из-за туч, то пунктом P.S. можно пренебречь :-)

[Санек 0]

8 это коэфициент теплопередачи, и не важно какой!!! (это обобщеный коэфициент теплопотерь , он включает радиацию и конвекцию)

Потери тепла будут считатся как 8*Площадь бака*(Тбака-Ток) [Вт]

например вода 70С, на улице 10 С, потери 8*2*60=720Вт, полезное тепло 1280Вт КПД 0.56...

Это все понятно, мне нужно знать градиент температур, зоны застоя тока воды, реальное КПД и тд...

Солнце считается как надо, с тучами и ветром, все ок=)

Какой алгоритм расчета в ССМ?

(Без ВКЛ компьютер конечно, и запустить StarCCM...сколько сред создовать. где какие условия назначать...интерфейсы?)

8 это коэфициент теплопередачи, и не важно какой!!! (это обобщеный коэфициент теплопотерь , он включает радиацию и конвекцию)

Потери тепла будут считатся как 8*Площадь бака*(Тбака-Ток) [Вт]

например вода 70С, на улице 10 С, потери 8*2*60=720Вт, полезное тепло 1280Вт КПД 0.56...

Это все понятно, мне нужно знать градиент температур, зоны застоя тока воды, реальное КПД и тд...

Солнце считается как надо, с тучами и ветром, все ок=)

Какой алгоритм расчета в ССМ?

(Без ВКЛ компьютер конечно, и запустить StarCCM...сколько сред создовать. где какие условия назначать...интерфейсы?)

[Санек 0]

пГеступление РгаскХыто...спасибо=)