Теплообмен в пористых доменах.

[Nikdun 1]

Уважаемые коллеги.

Помогите с такой проблемой.

Есть необходимость расчета нестационарного теплообмена регенеративном теплообменнике. Цели расчета – определить скорость нагрева, гидравлическое сопротивление. Расчет в ANSYS CFX. Если насадку теплообменника рассматривать как пористый материал содержащий Solid material, допустим сталь, то в Porosity Setting требуется ввести как исходное данное коэффициент теплопередачи между газом и твердым наполнителем. Но мне нужен этот коэффициент как результат расчета, а никак не наоборот. Если не задавать Solid material, то коэффициент теплопередачи не активен, но как тогда задать свойства насадки? И какой в этом физический смысл? В Tutorial подошли просто, взяли заданный. Откуда – ссылки нет.

[MotorManiac 130]

Откуда

 

Из эксперимента наверное, или опыта

[kristeen 355]

Но мне нужен этот коэффициент как результат расчета, а никак не наоборот

Тогда смоделировать подробно кусок теплообменника, посмотреть на тепловой поток и вычислить коэффициент теплопередачи. Так же, как Вы поступили с коэффициентом гидравлических потерь для пористого тела. Потом, зная уже эти коэффициенты, моделировать весь теплообменник.

[IGL 8]

решайте задачу с тремя доменами, тогда теплообмен будет замкнут и коэффициент теплоотдачи будет найден

[kristeen 355]

решайте задачу с тремя доменами, тогда теплообмен будет замкнут и коэффициент теплоотдачи будет найден

Пожалуйста, можно поподробнее?

[Nikdun 1]

Тогда смоделировать подробно кусок теплообменника, посмотреть на тепловой поток и вычислить коэффициент теплопередачи.Так же, как Вы поступили с коэффициентом гидравлических потерь для пористого тела

А если субстанция слишком неоднорода, например мусор, металлолом или тому подобное ? Кстати, в результате расчетов получаются  скорости и перепады давлений, т.е. то для расчета чего и нужен коэффициент гидравлических потерь. И он кстати вычисляется без проблем в самой программе. Требуется решить проблему только с адекватностью теплопередачи.

С тремя доменами тоже интересно, один - fluid, второй - porous, а третий что ???

Изменено 15 мая 2015 пользователем Nikdun

[kristeen 355]

А если субстанция слишком неоднорода, например мусор, металлолом или тому подобное?

 

Чтобы исключить дальнейшие "если" советую детально описать задачу. Не все сталкивались с теплообменниками, наполненными мусором.

И он кстати вычисляется без проблем в самой программе.

Мы точно говорим об одном и том же?

[Nikdun 1]

 

А если субстанция слишком неоднорода, например мусор, металлолом или тому подобное?

 

Чтобы исключить дальнейшие "если" советую детально описать задачу. Не все сталкивались с теплообменниками, наполненными мусором.

 

 

И он кстати вычисляется без проблем в самой программе.

Мы точно говорим об одном и том же?

 

Уточняем задачу:

Емкость, заполненная засыпкой из стальных кусков неправильной формы, продуваемая горячим газом. Засыпка (в терминологии теплообменщиков – насадка) может быть из стали или керамики. Форма элементов засыпки – например кольца Рашига, Палля и т.п. Вариант - металлолом после шредера.  Т.е геометрия каналов для прохода газа непредсказуема. Поэтому и рассматривается ка пористое тело. Исходные данные: по газу – расход, температура, по засыпке – порозность, удельная поверхность (кв.метр/куб.метр), начальная температура. В принципе этих данных достаточно для ручного расчета. В Tutorial есть расчет каталитического реактора. Практически полный аналог, но коэффициент теплопередачи задан в начальных условиях. Надо выполнить расчет, в котором коэффициент теплопередачи будет результатом расчета. Кто ни будь сталкивался с подобными задачами?

Изменено 16 мая 2015 пользователем Nikdun

[kristeen 355]

Исходные данные: по газу – расход, температура, по засыпке – порозность, удельная поверхность (кв.метр/куб.метр), начальная температура. В принципе этих данных достаточно для ручного расчета. В Tutorial есть расчет каталитического реактора. Практически полный аналог, но коэффициент теплопередачи задан в начальных условиях.

 

Еще раз: в туториале задан не только коэффициент теплопередачи, но и коэффициент гидравлического сопротивления. Это не то же самое, что коэффициент пористости. Поэтому повторюсь:

Вопрос: Как вычислить коэффициент теплопередачи пористого тела?

Ответ: 

Так же, как Вы поступили с коэффициентом гидравлических потерь для пористого тела.

А это будет: либо взять из справочника / спецификации производителя насадки, либо подробный численный расчет (только в этом случае HTC будет результатом расчета), либо таки натурный эксперимент. Либо угадать.

 

Кто ни будь сталкивался с подобными задачами?

Если от этого станет легче, то да, я решал такие задачи.

[Nikdun 1]

Еще раз: в туториале задан не только коэффициент теплопередачи, но и коэффициент гидравлического сопротивления. Это не то же самое, что коэффициент пористости. Поэтому повторюсь:

 

Туториалы не всегда совпадают с тем, что нужно....Кстати, а где вы нашли задание коэффициента гидравлического сопротивления в CFX, а не в туториале? 

картинка прилагается.

Изменено 16 мая 2015 пользователем Nikdun

[kristeen 355]

Кстати, а где вы нашли задание коэффициента гидравлического сопротивления в CFX

Галочку поставьте на Resistance Loss Coefficient, появится поле. Если сопротивление ортотропное, то нужно и permeability задавать.

[Nikdun 1]

Галочку поставьте на Resistance Loss Coefficient, появится поле. Если сопротивление ортотропное, то нужно и permeability задавать.

Но нужно решить проблему с передачей тепла, потери давления соответствуют проверочным расчетам. Кстати, порозности, плотности, удельной поверхности достаточно для определения коэффициента теплопередачи, если вручную. CFX  это самостоятельно не определяет ???? (в рамках пористых доменов). Или Вы не знаете??? 

 

см. Е.И.Казанцев  Промышленные печи. М.: "Металлургия", 1975г и

Справочник по теплообменным аппаратам _ П.И. Бажан, Г.Е. Каневец. В.М. Селиверстов.  - М. Машиностроение, 1989.

Packed towers in processing and environmental technology/Reinhard Billet. Transl. by James      W.Fullarton. - 1. ed. -Weinheim ; New York ; Basel; Cambridge ; Tokyo : VCH, 1995.

и т.д и т.п.

Изменено 16 мая 2015 пользователем Nikdun

[kristeen 355]

Кстати, порозности, плотности, удельной поверхности достаточно для определения коэффициента теплопередачи, если вручную

Привели бы тогда здесь эти выкладки. Или хотя бы страницы указали.

Мне ради ответа Вам неинтересно всю эту литературу просматривать, извините уж.

[IGL 8]

если перестать называть коэффициент теплоотдачи коэффициентом теплопередачи то ответов в этой теме станет больше

[kristeen 355]

если перестать называть коэффициент теплоотдачи коэффициентом теплопередачи то ответов в этой теме станет больше

Глупо цепляться к семантике. Лучше расскажите, что имелось ввиду под "тремя доменами".

[MotorManiac 130]

 

 

В подобной проге считал похожую задачку, правда там хитрая садка была. Тем не менее можно и к пористому телу свести все.

[kristeen 355]

Лихо шкалу обрезал) Чтобы значения HTC пятизначными цифрами никого не пугали?

правда там хитрая садка была

 

В реальности шарики на стержни были нанизаны?

[MotorManiac 130]

Так хотя бы масштаб посмотреть, нет там другая укладка.

[IGL 8]

Первый домен - это газ между элементами теплообменника.  Второй домен - это твердое элементов теплообменника. Третий домен - это газ внутри элементов теплообменника (теплоноситель). Все эти домены соединяются интерфейсами и между ними тепло передается по уравнению теплового баланса сколько вошло столько и вышло. Коэффициент теплоотдачи рассчитывается в соответствии с используемым подходом к описанию пристеночного течения (определяется моделью турбулентности).

И еще у вас задача нестационарная поэтому решать ее в CFX долго. Попробуйте лучше WB там есть возможность задать все параметры не связываясь с газовой динамикой

[kristeen 355]

Второй домен - это твердое элементов теплообменника

Так это уже было в самом начале предложено: 

Тогда смоделировать подробно кусок теплообменника

на что последовало замечание -- 

субстанция слишком неоднорода, например мусор, металлолом или тому подобное

 

Попробуйте лучше WB там есть возможность задать все параметры не связываясь с газовой динамикой

Зачем тогда вообще ансис? На бумажке можно прикинуть. ТС даже список литературы привел.

 

И еще у вас задача нестационарная поэтому решать ее в CFX долго

Это легко решается "заморозкой" потока. В SW это вообще штатная функция. В CFX -- через CEL.