Jump to content

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


Recommended Posts

khanin_daniil

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

 

стекло в точке.jpg

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

 

температура в точках медь.jpg

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

 

 

алюминий.jpg

Это распределение температур с применением трубок из Алюминия

 

 

нержавейка 21 ват.jpg

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

Edited by khanin_daniil
Link to post
Share on other sites


UnPinned posts
MotorManiac
30 минут назад, khanin_daniil сказал:

Медных трубок и из обычной Углеродистой стали

В данной теплообменной системе теплопроводность материала не является узким местом. Теоретически, если сетка мелкая, то вы получите небольшую разницу. Если хотите получить более точный результат, то воспользуйтесь аналитическим решением.

PS данная программа не учитывает газовое излучение.

  • Нравится 1
  • Чемпион 1
Link to post
Share on other sites
khanin_daniil

Я так понимаю сходимость смотрим в момент расчета?

Провел анализ возможных вариантов, где разница была - материал трубок.

Вот что у меня получилось

 

измерял температуру твердого тела и также температуру в точке, разница есть, но небольшая, возможно и вправду теплопроводность материала так сильно не влияет?

сталь в точке.jpg

результат.jpg

Link to post
Share on other sites
34 минуты назад, khanin_daniil сказал:

возможно и вправду теплопроводность материала так сильно не влияет?

вполне может быть. Когда число Био намного меньше единицы. Как раз видно что в трубках плюс минус однородная температура

Link to post
Share on other sites
an_rushin

можно сохранить файл в формате STEP? ни одной программой не могу зачитать... спасибо

 

Edited by an_rushin
Link to post
Share on other sites
an_rushin

у меня солида нет, да и в глаза его не видел, но посчитать в текучем или в старе нет проблем, а потом разовьем дискуссию :)

 

Link to post
Share on other sites
1 час назад, MotorManiac сказал:

и ничего страшного, что печные газы содержат трехатомные газы.......... :)

 

21 час назад, MotorManiac сказал:

PS данная программа не учитывает газовое излучение.

:mellow:ни понюл вас..

Link to post
Share on other sites
MotorManiac
2 часа назад, Jesse сказал:

:mellow:ни понюл вас..

автор не учитывает излучение, считает конвекцию просто..... результат будет некорректным.

 

 

Link to post
Share on other sites
khanin_daniil

я не написал какие условия расчета я указываю и граничные условия:

Теплопроводность в твердых телах, задача внутренняя 

Текучая среда  Воздух по умолчанию и Вода

1. Создаю две подобласти течения, первая для воздуха, вторая для охлаждающей жидкости, там же указываю температуру, для воздуха 1000C  для воды 5C.

2. Задаю материал, по умолчанию у меня Stainless Steel, но во вкладке материал указываю материал трубок Медь.

3. Задаю граничные условия, первое это обьемный расход -  50m3/h (на заглушке справа) , (температура сама проставляется), затем указываю давление (на заглушке слева). Затем тоже самое дело для Воды (температура сама подставляется)  (поток везде по нормали к поверхности)

4. Затем задаю цели указываю определение температуры в точке (как показано на скринах выше)

 

-----

@MotorManiac, пересчитал с включенной опцией Радиационного теплообмена, получил почти теже результаты. Вы же сами выше писали что данная программа не учитывает газовое излучение...

Результаты с радиационном теплообменом.jpg

 

 

 

Подобласть течения Воздух

 

подобласть течения воздух.jpg

 

 

 

Подобласть течения Вода

 

область  течения Вода.jpg

Edited by khanin_daniil
  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
khanin_daniil

@MotorManiac  не указал поверхности радиационного теплообмена, но я так понимаю если указывать трубки то он будет считать не излучение воздуха а самого твердого тела температура  которого 110 С...

Link to post
Share on other sites
5 hours ago, an_rushin said:

у меня солида нет, да и в глаза его не видел, но посчитать в текучем или в старе нет проблем, а потом разовьем дискуссию :)

@khanin_daniil

 

6 hours ago, an_rushin said:

можно сохранить файл в формате STEP? ни одной программой не могу зачитать

@an_rushin сохранил деталь в степ для плодотворной дискуссииHeatExchanger.STEP

  • Нравится 3
Link to post
Share on other sites
an_rushin

надеюсь, я понял устройство теплообменника.

хочу еще раз уточнить - пожалуйста, на мой эскиз нанесите цифры, без слов. потом начну считать.

 

да, чуть не забыл, какова длина этого чемодана? я должен задать размерность

 

 

HX.JPG

Edited by an_rushin
Link to post
Share on other sites
khanin_daniil

@an_rushin, m_cold = 0.1kg/s  t = 5C - Вода, m_hot - задавал через обьем, V_hot = 50m3/h.  T_hot = 1000C - Воздух,  Не удалось загрузить мою модель теплообменника?  

 

Edited by khanin_daniil
Link to post
Share on other sites
khanin_daniil

@an_rushin, длина охлаждаемой части водой 250 мм, по бокам длина с каждой стороны 100 мм...  диаметр внешний 90 мм (стенка 1мм), диаметр трубок внутренний 10мм и стенка 1мм. .  (это приблизительно  вечером могу точно сказать)

Edited by khanin_daniil
Link to post
Share on other sites
MotorManiac
4 часа назад, khanin_daniil сказал:

длина охлаждаемой части водой 250 мм

как то странно, сначала был газ-газ теплообменник...

Link to post
Share on other sites
an_rushin

прошу прощения, у меня нехватка расчетных ресурсов, при разрешении модели ячейками 1мм - 2мм, что очень имеет смысл, расчет требует почти 17 ГБ памяти, а это выше моих возможностей, однако при низком разрешении модели 2мм - 8мм расчет не сходится.

 

Link to post
Share on other sites
MotorManiac
15 минут назад, an_rushin сказал:

у меня нехватка расчетных ресурсов

Попробуйте использовать структурированную сетку с высокой аппроксимацией кривизны трубчатки и разбиением сетки по ее длине. Хотя геометрию глянул - возможно такой трюк и не пройдет, т.к. в системе имеются подводящие и отводящие каналаы по воде, не совсем классический перекрестноточный теплообменник получается.

Link to post
Share on other sites
MotorManiac

Я конечно не Ванга, но почему теплоноситель должен омывать всю трубчатку ? могу предположить, что будет примерно так 

x.png

 

Вывод - в конструкции целесообразно предусмотреть какие то внутренние перегородки - по факту сделав теплообменник многоходовым........

Link to post
Share on other sites
khanin_daniil
2 часа назад, MotorManiac сказал:

как то странно, сначала был газ-газ теплообменник...

Неправда, я еще в первом сообщении писал что трубки теплообменника омываются водой...

 

@MotorManiac касательно расположения вывода патрубка воды, да я ошибся,  @an_rushin сейчас подготовлю сборку с перекрестным расположением. 

Link to post
Share on other sites
khanin_daniil

@an_rushin прикрепляю Сборку с перекрестными патрубками для воды. 

Рекупертор сборка (step AP203).STEP Рекупертор сборка (StepAP214).STEP Рекупертор сборка (Деталь).SLDPRT

@an_rushin  кстати по параметрам я немного ошибся диаметр трубок внутренний 8  внешний 10... и Диаметр самой трубы (внутренний 49мм внешний 51мм), я правда не совсем понял зачем Вам эти параметры ведь у вас же есть сборка STEP... 

Link to post
Share on other sites
khanin_daniil

Изменил сеточку сделал ее более мелкой, теперь температура на выхода 270 - 280, Но сталкиваюсь с ошибкой обратного течения... подскажите пожалуйста из-за чего это может происходить,  может давление на выходе выставить чуть больше чем 1 атм, почему воздух обратно затягивает? 

ошибка обратного течения.jpg

Edited by khanin_daniil
Link to post
Share on other sites
khanin_daniil

@piden  благодарю, что уделили время. Почти сошлось с моими расчетами выше для патрубков воды находящиеся на одной стороне внешней трубы. Дельта 20 градусов, и в Ваших расчетах опять же материал трубок не влияет на конечную температуру воздуха... видимо на самом деле так, странно мне всегда казалось что теплопроводность которая отличается в 10 раз должна влиять...

Link to post
Share on other sites
khanin_daniil
1 час назад, khanin_daniil сказал:

Изменил сеточку сделал ее более мелкой, теперь температура на выхода 270 - 280, Но сталкиваюсь с ошибкой обратного течения... подскажите пожалуйста из-за чего это может происходить,  может давление на выходе выставить чуть больше чем 1 атм, почему воздух обратно затягивает? 

ошибка обратного течения.jpg

Странно теперь поставил сетку 3  то-есть сделал ее крупнее с теми же условиями, а температура на 100 градусов выше...

 

Сетка 3.jpg

Link to post
Share on other sites
an_rushin

коллега piden опередил меня, теперь мой расчет не будет иметь смысла. одну модификацию я хотел представить - упразднить физическую толщину стенок и заменить их на виртуальную толщину, но результаты должны быть идентичными (почти). 

 

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
khanin_daniil
11 часов назад, piden сказал:
  Скрыть содержимое

gif_01.gif

 

gif_02.gif

 

gif_03.gif

 

 

  Скрыть содержимое

03_CP.png

04_CP.png

05_CP.png

12_CP.png

 

Надеюсь, архив откроется..

 

heat_exchanger_FLU20.1_mesh_01.zipx 31 \u041c\u0431 · 0 скачиваний

 

 

 

Сейчас подобнее посмотрел, так тут на выходе температура 600+ Градусов, совсем не сходится с тем что получаю в солиде

Link to post
Share on other sites
MotorManiac
06.12.2021 в 21:59, khanin_daniil сказал:

на вход которого будут поступать дымовые газа печи

 

1 час назад, khanin_daniil сказал:

совсем не сходится с тем что получаю в солиде

 

06.12.2021 в 22:33, MotorManiac сказал:

PS данная программа не учитывает газовое излучение.

 

Link to post
Share on other sites
khanin_daniil
14 часов назад, piden сказал:
  Показать содержимое

gif_01.gif

 

gif_02.gif

 

gif_03.gif

 

 

  Показать содержимое

03_CP.png

04_CP.png

05_CP.png

12_CP.png

 

Надеюсь, архив откроется..

 

heat_exchanger_FLU20.1_mesh_01.zipx 31 \u041c\u0431 · 0 скачиваний

 

 

 

Подскажите пожалуйста в какой программе провели расчет? начну изучать, потому-что возможностей солида мне недостаточно для корректного результата...

Link to post
Share on other sites
KorovnikovAV
11 минут назад, khanin_daniil сказал:

Подскажите пожалуйста в какой программе провели расчет? начну изучать, потому-что возможностей солида мне недостаточно для корректного результата...

Ansys 2020 R1

Link to post
Share on other sites
an_rushin

все же хочу развить дискуссию. т.к. ваш теплообменник посчитать мне не удалось, то обращусь к своему любимому примеру, который построен в действительности и коррелирован с текучим.

 

это ящик, посаженный на два куска алюминия (solid), между кусками асбестовая пластина для изоляции и под длинный кусок подведен источник тепла известной мощности. длинный кусок имеет боковые отверстия (чтобы не мешали потоку), куда вставлены датчики температуры. перед ящиком установлены три мелких сетки для уравнивания набегающего потока от вентилятора.

 

кроме того, прикреплена картинка вычислительной сетки. 


 

yashik1.JPG

 

yashik2.JPG

 

 

yashik3.JPG

 

на данном примере я пытался установить зависимость расчетной температуры на датчике от выбранной модели турбулентности. ни одна модель не сошлась с опытом точно (Т из опыта = 104°С), возможно, я недостаточно прогрел установку или были помехи, важно, что на низкорейнольдсовых и высокорейнольдсовых сетках результат от использования двухслойной пристеночной модели был стабильным, остальные же колебались в большом диапазоне.


для вашей задачи остановимся на двухслойных моделях и сравним результаты при использовании стали и алюминия. размерность [К] игнорируем, это градусы.

 

yashik4.JPG

 

yashik5.JPG

 

 

yashik6.JPG

 

 

  • Нравится 3
Link to post
Share on other sites
1 hour ago, khanin_daniil said:

Подскажите пожалуйста в какой программе провели расчет?

Ansys CFX

 

1 hour ago, KorovnikovAV said:

начну изучать

:good:

Туториалы там же, где и сам ансис. Верно для всех вариантов.

 

1 hour ago, an_rushin said:

сравним результаты при использовании стали и алюминия

Попробуй сравнить осредненные по потоку температуры на выходе из этого ящика для обоих случаев)

 

 

PS @an_rushin, блин, подписи - зачет! Возьму на вооружение) xkcd ultimate version просто)

  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



  • Сообщения

    • Максим853
      Здравствуйте, не могу установить License server nx4. Выдает что не может запустить службу. Я зашел в службы , пытался нажать запустить, но он выдал ошибку. Может кто сталкивался ?    
    • Krusty
      у дассо нет вменяемых решателей ведь, или не? виртуальная геометрия и виртуальная труба в домашнем писюке? да лан
    • BSV1
      Как же тогда по на его основе определяют, заражён человек в данный момент или нет?  Кстати, насчет "инструмент статистики". Инструмент он, несомненно, но отнюдь не статистики. 
    • VODKABALALAIKALAPTI
      Добрый вечер, я методом тыка так сказать разобрался с ним :) 
    • fleshget
      Здравствуйте!  Есть два вектора, один просто круг, а другой - шкив зубчатый. Вывод в дугах. При обработке круга (6.tap) - УП корректная, G01 ставится перед каждым опусканием фрезы на новый слой. Все отлично. При обработке зубчатого шкива (3мм.tap) - происходит "некорректное" опускание, в начале строки PowerMill забывает поставить G01 !!! И у меня эта строка проходит на максимальной моей подаче вниз. Для обоих УП использовалась стратегия: "По профилю кривой" Подскажите пожалуйста как заставить PowerMill ставить в начале строки G01 при обработке зубчатого шкив при опускания фрезы? Я на всякий случай и проект прикрепил (2017).   PS: при первом опускании на Z0 - поставило G01 3мм шкив.rar
    • konyginv
      Приветствую , у Blum есть приложение на андройд с циклами , там вроде как все интуитивно понятно если не разберешься пиши , поищу мануал по грибку , поделюсь
    • Jekas
      Помогите написать макропрограму для нарезание резьбы с разбивкой по двум режущим кромкам, и с возможностью многозаходной без смешения начальной точки стойка fanuc 0i mate td. Сам ноль в макро программирование.   
    • NX_User_1
      При симуляции на основе машинного кода выдаётся сообщение:   Tool CENTROVKA has tracking poing's adjust register number as zero! The tracking point's data is not outputed into to_ini.ini file! Tool CENTROVKA has tracking poing's adjust register number as zero! The tracking point's data is not outputed into to_ini.ini file! Tool SV_D6.8 has tracking poing's adjust register number as zero! The tracking point's data is not outputed into to_ini.ini file! Tool SV_D6.8 has tracking poing's adjust register number as zero! The tracking point's data is not outputed into to_ini.ini file! Tool RAZV_D6.8 has tracking poing's adjust register number as zero! The tracking point's data is not outputed into to_ini.ini file! Tool MET4IK_M8 has tracking poing's adjust register number as zero! The tracking point's data is not outputed into to_ini.ini file!   В cse_files\subprog to_ini.ini вот это: $P_UIFR[0]=CTRANS(X,0.0,Y,0.0,Z,0.0) $TC_TP1[1]=1 $TC_TP2[1]="CENTROVKA" $TC_TP8[1]=10 $TC_DP1[1,1]=200 $TC_DP2[1,1]=0.0000 $TC_DP3[1,1]=50.0000 $TC_DP4[1,1]=0.0000 $TC_DP5[1,1]=0.0000 $TC_DP6[1,1]=4.0000 $TC_DP7[1,1]=0.0000 $TC_MPP6[1,1]=1 $TC_TP1[2]=2 $TC_TP2[2]="SV_D6.8" $TC_TP8[2]=10 $TC_DP1[2,2]=200 $TC_DP2[2,2]=35.0000 $TC_DP3[2,2]=80.0000 $TC_DP4[2,2]=0.0000 $TC_DP5[2,2]=0.0000 $TC_DP6[2,2]=3.3500 $TC_DP7[2,2]=0.0000 $TC_MPP6[1,2]=2 $TC_TP1[3]=3 $TC_TP2[3]="RAZV_D6.8" $TC_TP8[3]=10 $TC_DP1[3,3]=200 $TC_DP2[3,3]=30.0000 $TC_DP3[3,3]=100.0000 $TC_DP4[3,3]=0.0000 $TC_DP5[3,3]=0.0000 $TC_DP6[3,3]=3.4000 $TC_DP7[3,3]=0.0000 $TC_MPP6[1,3]=3 $TC_TP1[4]=4 $TC_TP2[4]="MET4IK_M8" $TC_TP8[4]=10 $TC_DP1[4,4]=200 $TC_DP2[4,4]=20.0000 $TC_DP3[4,4]=100.0000 $TC_DP4[4,4]=0.0000 $TC_DP5[4,4]=0.0000 $TC_DP6[4,4]=4.0000 $TC_DP7[4,4]=0.0000 $TC_MPP6[1,4]=4 $TC_TP1[5]=5 $TC_TP2[5]="FR_D8_R0.6" $TC_TP8[5]=10 $TC_DP1[5,5]=121 $TC_DP2[5,5]=20.0000 $TC_DP3[5,5]=75.0000 $TC_DP4[5,5]=0.0000 $TC_DP5[5,5]=0.0000 $TC_DP6[5,5]=4.0000 $TC_DP7[5,5]=0.5000 $TC_MPP6[1,5]=5 $TC_TP1[6]=6 $TC_TP2[6]="FR_D10" $TC_TP8[6]=10 $TC_DP1[6,6]=120 $TC_DP2[6,6]=30.0000 $TC_DP3[6,6]=75.0000 $TC_DP4[6,6]=0.0000 $TC_DP5[6,6]=0.0000 $TC_DP6[6,6]=5.0000 $TC_DP7[6,6]=0.0000 $TC_MPP6[1,6]=6 M17   На какой регистр ругается NX?
    • Snake 60
      @kkk Мой макрос не пробовали? там применяется другой метод сохранения (ссылка в подписи) Многие пользуются, никогда не было проблем с масштабом. Или макрос Артема (Xarial) пакетного сохранения dxf из сборки - тоже отличный,  рабочий, макрос.
    • LazyBitch
      А в чем слабоватость функционала лоадкейсов? В табличной форме достаточно быстро и удобно составлять расчетные комбинации нагрузок с коэффициентами сочетаний. Меня одно только подбешивает - по лоадкейсу нельзя посчитать линейную устойчивость.
×
×
  • Create New...