Распределение тепловых потоков и воздушных масс в помещении

[Alexandr.hvac 4]

Добрый день!
Начал осваивать SolidWorks, столкнулся со следующей проблемой - Подобласть течения (другая среда) поглощает всю теплоту поступаемую от теплового источника и при этом не греется и не отдает тепло другой среде/объектам.

 

Дано:

1. Помещение кухни 4х4х4м в центре стоит плита, на ней горячая поверхность, которая является объёмным тепловым источником (10кВт), над плитой находится вытяжной островной зонт из которого удаляется воздух, поступает воздух через отверстие/заглушку в потолке.

2. Среда расчета - воздух. На плите стоит ёмкость, для примитива без стенок, тупо объём воды. Объём задан как подобласть течения. Обьём ёмкости/воды равен 0,11м3. (110кг воды).

3. Для простоты расчета стены/пол/потолок и основа плиты приняты из материала - изолятор, всё остальное из нержавеющей стали.

 

Надо:

1. Узнать скорость воздуха в различных сечениях (с этим вроде как проблем нет).

2. Построить картину тепловых потоков и построить картины распределения температуры в различных сечениях.

 

Помещение в разрезе.

Распределение потоков воздуха.

 

Картина тепловых потоков.

 

Поидее при получении 10 кВт тепла данная маса воды должна нагреться с +20С до +98С (10[кВт]*3600/110[кг]/4,2[кДж/(кг*С)=78C], однако вода нагревается всеголишь на 1,5С.

 

Что я делаю не так, как нагреть эту жидкость?

[piden 2 874]

56 minutes ago, Alexandr.hvac said:

Что я делаю не так

Здесь думаю про киловатты:

57 minutes ago, Alexandr.hvac said:

при получении 10 кВт тепла данная маса воды должна нагреться

а здесь уже про киловатт-часы:

57 minutes ago, Alexandr.hvac said:

10[кВт]*3600

 

59 minutes ago, Alexandr.hvac said:

Надо:

1. Узнать скорость воздуха в различных сечениях (с этим вроде как проблем нет).

2. Построить картину тепловых потоков и построить картины распределения температуры в различных сечениях.

Зачем для этого греть жидкость?

[MotorManiac 130]

3 часа назад, Alexandr.hvac сказал:

Построить картину тепловых потоков и построить картины распределения температуры в различных сечениях

Вроде проблем с эти не должно быть, температуры есть, циркуляция воздуха присутствует, должно все посчитаться.

[Alexandr.hvac 4]

3 часа назад, piden сказал:

Здесь думаю про киловатты:

а здесь уже про киловатт-часы:

 

Зачем для этого греть жидкость?

1кВт=1Кдж/с, поэтому на 3600 и умножаем. В чем здесь ошибка? Что исправить?

Это для следующей задачи - увидеть распределение влажности в помещении.

В любом случае жидкость должна греться и отдавать тепло воздуху, так же от горячей поверхности должен греться воздух, что не происходит.

3 часа назад, MotorManiac сказал:

Вроде проблем с эти не должно быть, температуры есть, циркуляция воздуха присутствует, должно все посчитаться.

Проблема в том что воздух в помещении не забирает тепло.

 

 

Пытаюсь просто смоделировать обычную ситуацию - подогрев кастрюли с водой на электрической плите.

[MotorManiac 130]

на схеме везде указан радиационный теплообмен, а конвективного нету. воздух - лучепрозрачен. посмотрите какой у вас конвективный теплообмен

[vik_q 148]

гравитацию включали?

[Alexandr.hvac 4]

27 минут назад, MotorManiac сказал:

на схеме везде указан радиационный теплообмен, а конвективного нету. воздух - лучепрозрачен. посмотрите какой у вас конвективный теплообмен

Я задаю источник тепловыделения, поидее это не радиационный источник и конвекция должна происходить автоматически?
Как посмотреть конвективный теплообмен?

 

Цитата

гравитацию включали?

Настройки ниже:

 

Изменено 1 августа 2019 пользователем Alexandr.hvac

[Alexandr.hvac 4]

Если удалить подобласть течения Вода и сделать эту емкость из стали то воздух будет нагреваться, как показано ниже

но вся сталь в помещении нагревается до +700С и выше...

[MotorManiac 130]

По моему 2 фазы в одной обертке тут не посчитать. Если только функция - свободная поверхность что нибудь добавит (но по моему она служит для других целей). Считайте обычную задачу, как воздух греется от стенок посуды, плиты итд

[piden 2 874]

1 hour ago, Alexandr.hvac said:

В чем здесь ошибка?

В мышлении.

Вы сравниваете моментальную мощность горелки (10 кВт) с количеством тепла, поглощенным водой для нагрева на 80 С.

 

Вы делаете стационарный расчет. При любой мощности горелки вода нагреется на столько, чтобы соблюсти тепловой баланс между приходящим и уходящим теплом. Приходящее судя по всему горелка (если она еще не греет воздух в симуляции), уходящее - конвекция.

 

 

6 hours ago, Alexandr.hvac said:

однако вода нагревается всеголишь на 1,5С.

Не факт, что ваш расчет сошелся.

[Alexandr.hvac 4]

Так, давайте упростим задачу, исключим воду и не будем просчитывать влажность в дальнейшем.

Тогда, воздух прогревается, но, как я уже писал выше, возникает проблема в том, что сталь нагревается за +700С.

 

[MotorManiac 130]

ну да считать время нагрева воды, в стационарной постановке это как бы нехорошо совсем )

[vik_q 148]

9 hours ago, Alexandr.hvac said:

Если удалить подобласть течения Вода и сделать эту емкость из стали то воздух будет нагреваться, как показано ниже

Кстати, а зачем вам подобласть течения на воду? Просто на куб воды материал Вода назначьте и все.

[Alexandr.hvac 4]

В 02.08.2019 в 01:47, vik_q сказал:

Кстати, а зачем вам подобласть течения на воду? Просто на куб воды материал Вода назначьте и все.

Нет материала - Вода. Есть только жидкость, а жидкость на предмет нельзя назначить.

[MotorManiac 130]

Не считайте конвективные течения в жидкости,  в вашей задаче это не требуется.

[Alexandr.hvac 4]

Что в итоге и куда тыкать, подскажет кто-нибудь?

[karachun 2 038]

@Alexandr.hvac Кинуть тепловую мощность на поверхность кастрюли а воду не моделировать вообще.

Изменено 4 августа 2019 пользователем karachun

[Alexandr.hvac 4]

14 часа назад, karachun сказал:

@Alexandr.hvac Кинуть тепловую мощность на поверхность кастрюли а воду не моделировать вообще.

Исключаю воду, ставлю источник тепловыделения на горячую поверхность, кастрюлю делаю из нержавеющей стали.

 

Воздух греется от всего этого, НО меня смущают температуры поверхностей, как видно на скриншоте температура зонта/кастюли и горячей поверхности достигает +976С, что не может быть в реальности.

 

Если же поставить не мощность выделения а температуру поверхности ( к примеру +270С, максимум на промышленных кухонных плитах) тогда воздух слишком мало забирает тепла и прогревается недостаточно (как правило температура воздуха в вытяжке порядка +40С, здесь же не дотягивает и до +30С). Да и мощность в 1040Вт меня смущает.

 

 

[vasyam 483]

37 минут назад, Alexandr.hvac сказал:

Исключаю воду, ставлю источник тепловыделения на горячую поверхность, кастрюлю делаю из нержавеющей стали.

 

Воздух греется от всего этого, НО меня смущают температуры поверхностей, как видно на скриншоте температура зонта/кастюли и горячей поверхности достигает +976С, что не может быть в реальности.

Почему не может, оставьте на 10кВт плите пустую кастрюлю, и она сама нагреется до красна и катрюлю нагреет, а дальше излучение нагреет зонт. Другое дело что на реальной плите видимо терморегулятор стоит, который ей мощность режет при достижении температуры 270 градусов. Т.е. 10 кВт это максимально достижимая мощность для данной плиты, и реализовывает ее плита при нагреве воды, и ее дальнейшем испарении.

55 минут назад, Alexandr.hvac сказал:

 

Если же поставить не мощность выделения а температуру поверхности ( к примеру +270С, максимум на промышленных кухонных плитах) тогда воздух слишком мало забирает тепла и прогревается недостаточно (как правило температура воздуха в вытяжке порядка +40С, здесь же не дотягивает и до +30С). Да и мощность в 1040Вт меня смущает

Ну как бы задача плиты с установленной кастрюлей, не воздух нагреть, а воду, поэтому мощность в 1040Вт, которая вас смущает это просто потери и вполне возможно что они примерно такие и будут. К слову если бы они составляли 10кВт, то кастрюля никогда бы не закипела.

[Alexandr.hvac 4]

Тогда какой бы тепловой источник ни был, хоть 1кВт, хоть 20, тепловое выделение будет одинаковое (+270С от стенок кастрюли и поверхности), а это не совсем верно.