Охлаждение сложной оребрённой конструкции естественной конвекцией. Коэффициент конвективной теплоотдачи

[Jesse 979]

Нашёл в сети вот такую вот полезную штуку уточнённого расчета коэффициентов конвективной теплоотдачи простых элементов конструкции в случае естественной конвекции (с учётом радиации).

koehfficient-teplootdachi-poverhnost-vozduh.xlsx

http://al-vo.ru/teplotekhnika/koefficient-teplootdachi-poverhnost-vozduh.html

 

Теперь что надо посчитать:
Имеются такие оребрённые конструкции опоры, к которой крепится балка теплообменного аппарата.

Балка частично находится в помещении системы отвода тепла, так что на ней, и (утрированно считая) на верхней грани опоры 300 градусов. Температура окружающего воздуха 45 град. Требуется, чтоб на нижней грани опоры, где она крепится к закладным частям, было не выше 60 град;  потому что закладные установлены в бетоне, а заказчик утверждает, что бетон плохеет при выше 60 град.

Пока что сделал первые расчетики в МКЭ (тепловой расчет) с одинаковым для всей конструкции в целом коэффициентом конвективной теплоотдачи (естественная конвекция) 10 Вт/м²*K.  Излучение также учёл, т.к. температура приличная.
Вот думаю как бы уточнить расчет, используя вышеупомянутую методику... То есть на основе расчета МКЭ вытащить значения температур на поверхностях каждой пластины, вбить их в эксельку и определить уточнённый коэффициент конвективной теплоотдачи. Главный вопрос - не будет ли серьёзного подвоха в контексте того факта, что ведётся расчет сложной конструкции с большим числом элементов, а вышеуказанная методика для отдельно взятых элементов?

 

 

Изменено 5 октября 2021 пользователем Jesse

[a_schelyaev 371]

10 часов назад, soklakov сказал:

солнцепек вообще сколько угодно нагреть может.

73 - это температура воздуха. она тут вторична

Это все просто считается. Атмосфера прозрачна для излучения, берете черное тело и тогда основную роль играет мощность излучения источника. А он не меняется уже тысячи лет. Оценка сверху получится.

Изменено 9 октября 2021 пользователем a_schelyaev

[Fedor 1 628]

Посмотрел инструкцию к эпоксидному клею Суперхват. Написано что можно использовать при температуре до 150 градусов Цельсия. Думаю что для анкеровки можно найти подобный строительный ... :) 

[Jesse 979]

08.10.2021 в 22:51, статист сказал:

если конструкция, как я понял у тебя дана, то чего ты просто не посчитаешь в Flow Simulation и все?

так там непропаханное поле - разбираться в куче всего...) 
А в термическом исследовании св симулейшн всё просто: пара кнопок, пара коэффов, но неопределённость в этих коэффах..))

Но согласен. Всё равно лучше сделать и посмотреть хотя бы чё получается.. Собсна, так и сделал в лоб как на видео. Добавил помимо всего прочего радиацию и пару контактов (к слову, неопределённость в термическом контакте, скажем, двух шероховатых твёрдых тел, сохраняется и во флоу симулейшн: также колдовать - подбирать коэффы).

Прежде всего интересно было посмотреть какой получится средний коэфф-т конвективной теплоотдачи. Оказался уж больно малым он.. в 2 раза меньше чем суперконсервативный вариант - 5...

Соотв-но, и температура на нижней грани (где закладные) получилась под 130 град - намного выше, чем в тепловом расчете симулейшн (там 80-85).

Хз, может чего то недоучёл/неправильно тыкнул.. Ну для этой опоры ещё в четверг отзвонились и рекомендовали засунуть прокладку между балкой и опорой. 
Быть может есть смысл пересчитать тепловой расчет с прокладкой (тепловым сопротивлением) и вот этим вот расчитанным коэфф-м конвект-й теплоотдачи. Но эт уже завтроа, ща лень..)
Для опор, которые снаружи кожуха всё намного оптимистичнее: они больше, эффективнее охлаждаются и даже для весьма скромных коэфф-в теплоотдачи в тепловом расчете температура на задней стенке устанавливается на уровне темп-ры окруж. среды


 

[статист 609]

10 часов назад, Jesse сказал:

так там непропаханное поле - разбираться в куче всего...) 
А в термическом исследовании св симулейшн всё просто: пара кнопок, пара коэффов, но неопределённость в этих коэффах..))

Но согласен. Всё равно лучше сделать и посмотреть хотя бы чё получается.. Собсна, так и сделал в лоб как на видео. Добавил помимо всего прочего радиацию и пару контактов (к слову, неопределённость в термическом контакте, скажем, двух шероховатых твёрдых тел, сохраняется и во флоу симулейшн: также колдовать - подбирать коэффы).

Прежде всего интересно было посмотреть какой получится средний коэфф-т конвективной теплоотдачи. Оказался уж больно малым он.. в 2 раза меньше чем суперконсервативный вариант - 5...

 

Поиграйся еще с сеткой. Надо влепить несколько элементов на зазор + хотя бы парочка на ребро по толщине.

[Jesse 979]

27 минут назад, статист сказал:

Поиграйся еще с сеткой. Надо влепить несколько элементов на зазор + хотя бы парочка на ребро по толщине.

да пара конечных объёмов на зазор уже жадно выходит - считает раз в 10 дольше.. ох уж это МКО..))

[статист 609]

28 минут назад, Jesse сказал:

да пара конечных объёмов на зазор уже жадно выходит - считает раз в 10 дольше.. ох уж это МКО..))

Да по хорошему там, по моему не пара нужна. Жрет ресурсы и время cfd знатно. Надо у Карачуна спросить, сколько элементов точно нужно для нормального расчета. @karachun

 

Я вот такое встречал:

 

Цитата

поэтому делаете помельче начальную сетку, делайте ручную настройку адаптации - максимальная адаптация (8й лвл вроде) на стенках. 

при этом вы должны получить хотя бы 6-8 ячеек на зазор.

 

вот после такой сетки стоит пробовать запускать расчет.

Источник:

 

[Jesse 979]

@статист вот поэтому я не особо любо смотрел на cfd в данной задаче: слишком много неопределённостей (помимо сетки) , а ответ надо было дать относительно быстро..

Изменено 11 октября 2021 пользователем Jesse

[Кварк 135]

4 часа назад, статист сказал:

Я вот такое встречал:

 

Я к такому же пришел.

Цитата

В ходе исследования максимальная степень дискретизации составила 15 ячеек на характерный размер. Результаты исследования представлены в таблице 1; графически оформлены на рис. 3 и рис. 4.
Проанализировав сходимость по расходу, можно заключить, что достаточным является дробление, при котором на характерные размеры приходится 6-8 ячеек. В таком случае, отклонение от асимптоты составит 3 – 5%. При 3-4 ячейках отклонение от асимптоты составит 10%. В дальнейших расчетах будем придерживаться степени дискретизации, при которой на характерные размеры будет приходиться 6 – 8 ячеек. 
 

 

[статист 609]

18 минут назад, Кварк сказал:

Я к такому же пришел.

 

Так что @Jesse можешь расчет запускать и в отпуск спокойно идти =)

[karachun 2 038]

1 час назад, статист сказал:

Надо у Карачуна спросить, сколько элементов точно нужно для нормального расчета.

Здесь только сеточная сходимость даст ответ.

[Jesse 979]

8 минут назад, karachun сказал:

Здесь только сеточная сходимость даст ответ.

чисто гипотетически что ещё может повлиять сильно помимо сетки?

[karachun 2 038]

@Jesse Ты сам говорил что здесь температура воздуха не постоянная, могут быть случаи когда и воздух будет очень горячим.

[Jesse 979]

1 час назад, karachun сказал:

@Jesse Ты сам говорил что здесь температура воздуха не постоянная, могут быть случаи когда и воздух будет очень горячим.

это да. Там много всяких комбинаций нарушений нормального режима эксплуатации может быть. Мы обычно берём самый опасный случай. Я больше имел в виду про всякие расчётные факторы самого cfd..)

Изменено 11 октября 2021 пользователем Jesse

[karachun 2 038]

@Jesse У солидворкса много своих особенностей. тут лучше расскажет @MotorManiac.

[MotorManiac 130]

9 минут назад, karachun сказал:

тут лучше расскажет

По сути все они имеют один и тот же код. Особенной разницы не будет. Если автор хочет хардкора - то можно воспользоваться уравнениями для определения тепловых потоков в ребрах........ но думаю это не обязательно :)

18 минут назад, Jesse сказал:

расчётные факторы самого cfd

Мой совет - овчинка не стоит выделки, не связывайтесь с расчетами газодинамики, задавайте внешний теплообмен аналитически. 

[Jesse 979]

1 час назад, MotorManiac сказал:

Мой совет - овчинка не стоит выделки

соглашусь. Другое дело, если бы дали условно месяца 2-3 на отработку всего, полноценный расчет cfd и оптимизации конструкции опор. К нам обычно обращаются с требованеием типа "это надо было ещё вчера/неделю назад, так что вы эт, не тяните там.." 

Ща говорят прокладку по какой-то причине не хотят. Коллега предложил им туда перфорированную стальную пластину засунуть..)

[MotorManiac 130]

3 часа назад, Jesse сказал:

на отработку всего, полноценный расчет cfd

Я думаю в данной задаче этого не требуется. Обсчитывать все, это вообще плохой тон, иногда такой подход показывает низкую квалификацию специалиста.

 

 

[a_schelyaev 371]

21 час назад, MotorManiac сказал:

Я думаю в данной задаче этого не требуется. Обсчитывать все, это вообще плохой тон, иногда такой подход показывает низкую квалификацию специалиста.

 

 

Уже неделю лучшие умы форума не могут подобрать коэффициенты для ГУ.

Квалификация?

[soklakov 1 485]

09.10.2021 в 08:29, a_schelyaev сказал:

Это все просто считается. Атмосфера прозрачна для излучения, берете черное тело и тогда основную роль играет мощность излучения источника. А он не меняется уже тысячи лет. Оценка сверху получится.

просто задается теплоприток от солнца... куда важнее теплосъем корректно описать.

но суть месседжа была не в этом, а  в том, что когда этот самый теплосъем мал, то нагреться можно гораааздо выше температуры воздуха. и даже не важно 400 там или 800 Вт/м2.

[a_schelyaev 371]

Ну это вроде не оспаривается