Расчет теплообменника. Не получается получить различную результирующую температуру, в зависимости от материала трубок теплообменника.

[khanin_daniil 4]

Доброго времени суток, проблему описал в названии темы. Рассчитываю теплообменник на вход которого будут поступать дымовые газа печи при температуре 900 - 1000 градусов. Результат получился неплохой, на выходе теплообменника получаю 350 - 400 градусов, но хотелось бы увидеть разницу между использованием Медных трубок и из обычной Углеродистой стали. При использовании медных трубок результат должен отличаться так как теплопроводность меди в несколько раз выше стали, но Solid выдает такую же температуру 350 - 400  для любого материала (хоть стекло). В качестве эксперимента поменял материал трубок на Isolate, где теплопроводность = 0, и да расчет изменился, да он стал правдив и не было видно теплообмена между водой и трубками. Затем изменил материал трубок на Кварцевое стекло, теплопроводность 1.4 и результат получился такой же как с трубками из меди... Но ведь так не должно это работать... подскажите пожалуйста что я не учитываю?

 

прикрепил файл сборки и с проектом Flow Simulation c текущими параметрами.

 

также прикрепил скрины где замерил температуру на выходе из трубки  для Стекла и Меди

прикрепил скрины результатов для Алюминия и Стали

 

это скрин замера температуры в точке выхода воздуха из теплообменника с применением кварцевых трубок

 

это скрин замера температуры в точке выхода воздуха из теплообменника с применением медных трубок 

 

 

Это распределение температур с применением трубок из Алюминия

 

 

Это распределение температур с применением трубок из Нержавейки где теплопроводность = 21, что в 10 раз меньше чем у Алюминия

 

 

p.s SolidWorks 2021

, 

 

Рекупертор сборка.SLDASM

Изменено 6 декабря 2021 пользователем khanin_daniil

[an_rushin 128]

стараюсь :)

 

осредненная температура на выходе едва отличается, где-то во втором знаке после запятой.

зато в расчете полумодели никак не сходится уравнение энергии. какие у тебя граничные условия темперературы на выходах?

 

[piden 2 874]

20 minutes ago, an_rushin said:

осредненная температура на выходе едва отличается, где-то во втором знаке после запятой.

 

20 minutes ago, an_rushin said:

зато в расчете полумодели никак не сходится уравнение энергии.

Да, оно долго сходится. После того, как невязки по течению упадут, можно отключить расчет уравнений течения и турбулентности, а когда энергия сойдется - снова включить (flow freezing).

По невязкам все более-менее за 80 итераций, а для того, чтобы баланс по энергии сошелся, приходится почти до 1000 считать.

 

20 minutes ago, an_rushin said:

какие у тебя граничные условия темперературы на выходах?

У меня в CFX там outlet, что на флуентовском значит "pressure outlet, Prevent Reverse Flow")

Чтобы не мучаться со сходимостью, и не добавлять уравнения для температуры обратного потока.

17 hours ago, khanin_daniil said:

Но сталкиваюсь с ошибкой обратного течения...

 

[an_rushin 128]

ну как-то так...  едва ли половину температуры от piden достиг

 

 

 

 

Изменено 9 декабря 2021 пользователем an_rushin

[khanin_daniil 4]

25 минут назад, an_rushin сказал:

ну как-то так...  едва ли половину температуры от piden достиг

 

 

 

 

а по температуре выходящего воздуха из трубок можете дать результаты?

[an_rushin 128]

конечно, можно, но похоже, что я перебрал с количеством загружаемого материала и больше картинки не подвешиваются

 

[khanin_daniil 4]

@an_rushin  воспользуйтесь https://ru.imgbb.com/  , на выходе получите ссылку на изображение  которую вставите в сообщение!

[an_rushin 128]

https://www.mediafire.com/view/166ca2rla66p18f/HX_sym_3.JPG/file

 

[K] читать как [°С]

 

 

Изменено 9 декабря 2021 пользователем an_rushin

[khanin_daniil 4]

@an_rushin , @piden , а вы использовали мою модель или по ней быстро сделали свою в SpaceChalm или DesignModeler ?? у меня возникли сложности в указании подобластей течений вот как здесь  на 11.05

 

Указывается внутренняя часть всей трубы а мне для воды нужна та что по середине...

 

Подскажите как вы обходите этот момент

[khanin_daniil 4]

Начал строить модель в DesignModeler  потомучто переносить из солида это мука...

 

[piden 2 874]

7 hours ago, khanin_daniil said:

Подскажите как вы обходите этот момент

Да, извлекаем геометрию расчетной области: объем, который занимает жидкость/газ + твердые тела, в которых считаем теплопередачу.

Для подготовки геометрии я бы советовал SpaceClaim, он дружелюбнее устаревшего и изначально топорного DesignModeler'a. После традиционных кад-систем может быть непривычен подход без использования дерева/истории построения, но часто так даже удобнее. Либо сразу в каде (SW) строить расчетную область.

 

Ваш теплообменник -- какая-то учебная задача? Или планируется сие как-то изготавливать?)

[khanin_daniil 4]

35 минут назад, piden сказал:

Или планируется сие как-то изготавливать?)

Да необходимо охладить отходящие газы из печи барботажного типа, в расчете я принял воздух, но по сути там будет CO, P₂ в виде газовой фазы и N₂  . так как я только начал изучать моделирование, то решил пока не связываться с многокомпонентной системой. 

 

А по поводу изготовления то там ничего сложного нет, есть лазерный станок, трубки тоже, и сварка полуавтомат с аргоном.

 

@piden а сколько у вас ядер на вашей машине? я для тестирования сделал теплообменник типо труба в трубе как по ссылке ютуба выше, поставил 100 итераций так у меня уже 3 часа 0% показывает) но загрузка на процессоре  fl_mpi2120 есть и судя по всему что-то считает), но картинка во флюенте подвисла.  у меня правда 2 ядра всего)

[khanin_daniil 4]

построил модель и сетку, указал граничные условия...

@piden @an_rushin , можете посмотреть где я мог ошибиться? при старте расчета указал уже 1 итерацию и все равно зависает... этого файла хватит? это WorkBench

termal exchange.rar

[karachun 2 038]

@khanin_daniil Выполните File->Archive и полученный архив выложите сюда.

В файле *.wbpj есть только ссылки на все рабочие файлы, сами файлы находятся в папке.

[khanin_daniil 4]

@karachun      Ссылка на архив

 

нужно нажать Скачать все

 

@piden  а Ваша сетка то что выложили Выше  к сожалению не грузится(

 

 

Изменено 12 декабря 2021 пользователем khanin_daniil

[karachun 2 038]

@khanin_daniil Сетка очень грубая. Особенно на месте патрубков подвода воды. Да и сами патрубки короткие, сделайте их длинной хотя бы в 5 диаметров.

 

 

 

Так что вам нужно измельчить сетку. Для расчетов нужно выполнять условие сеточной сходимости - сетка должна быть достаточно мелкая чтобы при последующем измельчении результат (температура газов на выходе) уже не изменялся. Также вам надо подтянуть знания в построении сетки, как и зачем нужно строить призматический подслой. И вообще вам еще много чего надо освоить.

 

Увы но в реальных задачах часто требуемая сетка получается очень большой, и для нее нужен мощный компьютер. А если вы говорите что у вас 2 ядра в рабочей машине то наверное и памяти там немного. Если вы это делаете не лично для себя а в рамках организации то требуйте с вашего шефа мощный компьютер (может даже не надо будет его покупать, может он уже есть в вашей организации но у другого сотрудника) или можно еще арендовать вычислительные мощности (и лицензию!).

Изменено 12 декабря 2021 пользователем karachun

[karachun 2 038]

 

А вообще, если вам это все надо посчитать и надо посчитать быстро и с достаточной точностью то я бы рассматривал два варианта.

 

1. Посчитать вручную. Похоже что это типовой теплообменник и для него существуют готовые, полуэмпирические методики. Получится достаточно быстро, дешево и с запасом.

 

2. Заказать тем кто умеет такое считать в CFD. Получится тоже быстро, точно (скорее всего исполнитель сам сперва посчитает по аналитике а потом уточнит в CFD, так что получится не хуже чем в п.1) но дорого.

 

Ну и если вы не стеснены в сроках, у вас есть хотя бы пол года времени до того момента как нужно будет выпустить теплообменник, то можете дерзать. Только начните с чего-то попроще, например с одной трубы в кожухе. Модель простая, ее вообще можно свести к осесимметричной задаче и тогда можно будет решить ее даже на слабой машине а там может и вопрос с вычислительными мощностями решится.

 

И обязательно разберитесь с аналитической методикой для вашего теплообменника. Понажимать кнопочки в CFD любой дурак может а вот посчитать без CFD могут не только лишь все.

[MotorManiac 130]

1 минуту назад, karachun сказал:

Понажимать кнопочки в CFD

 

Есть такое дело. К тому же автор хочет прикинуть на воздухе, а по факту у него будут продукты сгорания метана......... как то странно. 

 

[a_schelyaev 366]

Попробовал второй вариант, где выход на противоположной стороне.

А у газа на выходе какое давление?