Как задать зависимость мощности от температуры

[tochep 2]

Можно ли в динамическом тепловом расчете задать тепловыделение элемента в зависимости от его температуры?

[vik_q 138]

да. Температуру задать целью, и тепловыделение как функцию цели.

[Acride 0]

Разрешите задать вопрос в этой теме, чтобы не создавать новую?

Есть печных дел мастера?) Если кто-то сможет помочь советом, буду очень признателен.

Есть необходимость расчета печи, которая имеет конструкцию матрешки: футеровка, на которой установлены нагреватели - Реторта - Подвеска (объект нагрева). Между нагревателями и ретортой - воздушный зазор. В реторте - вакуум. Всего 6 рядов (по высоте) кольцевых нагревателей суммарной мощностью 50 кВт.

Считаю во Flow Simulation, внешний расчет. Радиацию не ставлю. Среду ставлю воздух, чтобы была конвекция от нагревателей к реторте. И первый вопрос, как задать вакуум в реторте? Глушить всю "связь" с внешним миром и задавать излучение на стенках?
Процесс считаю нестационарный, т.к. нужны картины нагрева каждый час, в течение 5 часов.

В начале, пробовал просто задать мощность и греть 5 часов, грубо говоря. Но получились какие-то запредельные значения температур, значительно выше температур плавления всего, из чего состоит печь)) Затем пытался ставить зависимость на выключение нагревателей, при превышении максимальной температуры на нагревателе 1100 С. Но тогда ничего почти не греется, да и с практической точки зрения, не совсем логично отталкиваться от температуры нагревателя, когда мы ее не измеряем и, по большому счету, не знаем.

Стал ставить зависимость отключения от средней температуры реторты 800 С. Греется уже лучше, но в первый час, нагреватели доходят до температуры в 3000 - 4000 С. При этом, сама реторта прогревается не больше 650-700 С. Так себе)) Поэтому второй вопрос: как лучше задать мощность нагревателей и/или их отключение, чтобы было максимально приближено к реальному управлению? В реальности ведь что-то сдерживает сборку из 3 кВт-ных нагревателей от плавления и, в тоже время, выход печи на режим в 1000 С, допустим.

 

П.с. в интернете поразительно мало информации по расчету печей во флоу, да даже просто в термическом анализе. Да хоть даже в аналогичной программе. Кругом одни вентиляторы и процессоры... \

 

П.п.с вообще, изначальная цель определить, хватит ли данной мощности, чтобы нагреть подвеску до 700 С, поддерживая такое значение несколько часов, и какая, при этом будет температура снаружи футеровки.

[piden 2 874]

1 hour ago, Acride said:

В начале, пробовал просто задать мощность и греть 5 часов, грубо говоря. Но получились какие-то запредельные значения температур, значительно выше температур плавления всего, из чего состоит печь))

А в реальности почему печь не расплавляется? Наверно ведь энергия не только подводится к системе, но и выводится из нее...

Граничные условия у вас какие, кроме подводимой мощности?

 

Вообще было бы удобнее, если бы всю задачу нормально описали. Не вашу постановку в FS, а реальную задачу. Можно с геометрией и свойствами материалов)

[Acride 0]

Гравитация задана, начальная температура 25 С и среда - воздух. Больше ничего нет.

Задача: нагреть подвеску до 700 С и выдержать при такой температуре 5 часов.

 

Материалы: Футеровка - ШВП-550 (или ШВП-350), Реторта - ХН70Ю, Нагреватели - нихром d4 Х20Н80-Н (6 секций, каждая секция из двух зигзагообразных полуколец, соединенных последовательно), подвеска - 12Х18Н10Т.

 

Приложу эскиз аналогичной печи. Только в моем случае, высота в два раза меньше (по всем линейным размерам пропорционально), а диаметры (все) в два раза больше. =)

 

Эскиз

[piden 2 874]

15 minutes ago, Acride said:

Приложу эскиз аналогичной печи.

Вам, вероятно, эта печь уже как родная.. А я созерцаю такое впервые) И не просто догадаться, что где и чем нагревается, что куда подается и куда выходит. А самое главное - зачем в первом же расчете моделить всю печь целиком и полностью)

 

[piden 2 874]

Если опишите принцип работы печи, можно будет понять, что же

3 hours ago, Acride said:

сдерживает сборку из 3 кВт-ных нагревателей от плавления

 

[Acride 0]

По эскизу. Зона нагревателей состоит из шести нагревателей подобного вида. 6 таких колец, каждое по 8 кВт. Одно полукольцо, соответственного - 4 кВт. Черная труба - это реторта. Сверху в нее вставляется подвеска. Все это герметизируется, вакуумируется, включаются нагреватели и подвеска внутри "загорает")) Пространство внутри реторты - герметично. Пространство между нагревателями и ретортой - нет. 

Ну это еще не целиком и полностью. Я ж не пытаюсь посчитать как она будет остывать, когда туда напустят аргон) 

[piden 2 874]

@Acride,

т.е. нагреватели греют реторту за счет воздушной конвекции и излучения, а объект в реторте нагревается только за счет излучения, так? А по торцам реторты (сверху и снизу на рисунке) есть изоляция? А то на чертеже она не изображена.

 

Еще: правильно ли я понимаю, что отсеки с нагревателями отделены друг от друга стенками?

5 minutes ago, Acride said:

Пространство внутри реторты - герметично. Пространство между нагревателями и ретортой - нет.

Раз в реторте вакуум, то понятно, что она должна быть герметичной) А в пространство между нагревателями и ретортой - может попадать свежий воздух? Куда горячий выходит тогда?

[AlexKaz 1 821]

4 часа назад, Acride сказал:

Радиацию не ставлю.

Интересно, почему. Оно не то же самое, что теплообмен излучением?

[Acride 0]

53 минуты назад, piden сказал:

т.е. нагреватели греют реторту за счет воздушной конвекции и излучения, а объект в реторте нагревается только за счет излучения, так?

Так

Цитата

А по торцам реторты (сверху и снизу на рисунке) есть изоляция? А то на чертеже она не изображена.

Нет, там изоляции нет. В реальности там еще водяные рубашки, чтобы фланцы охлаждать. 

Цитата

Еще: правильно ли я понимаю, что отсеки с нагревателями отделены друг от друга стенками?

Нет, вся зона нагрева - сплошной цилиндр. Полый, в смысле.

Цитата

А в пространство между нагревателями и ретортой - может попадать свежий воздух? Куда горячий выходит тогда?

Может, по мере возможности) Через нижнюю часть будет подсасывать холодный, а через верхнюю часть выпускать горячий. В местах, где нагревательный модуль обхватывает реторту (элементы по 100 мм на эскизе). И плюс еще поскольку печь распашная, то и через продольные стыки.

 

Пытался найти фото. Единственное что нашел - каталог шведского Сандвика. Там на 30 странице мужик стоит рядом с такой же печкой)). Открытой. Только она там горизонтальная, а у меня - вертикальная)

1 час назад, AlexKaz сказал:

Интересно, почему. Оно не то же самое, что теплообмен излучением?

Дык, я ж и спрашиваю, потому что не знаю как вакуум правильно задать) Изначально просто решил так, но понимаю, что что-то не так))

[vik_q 138]

On 18.12.2017 at 6:31 PM, Acride said:

Дык, я ж и спрашиваю, потому что не знаю как вакуум правильно задать)

Я бы вакуум задавал твердым телом со свойствами изолятора, прозрачным для радиационного обмена.

 

Ну и идею считать эту задачу как набор отдельных вам уже подсказали. а, нет. Тогда не совсем понятно, как тепло от реторты уходить будет. Либо надо думать, либо в лоб считать задачу целиком.

Изменено 2 января 2018 пользователем vik_q