Расчет времени нагрева

[СергейКон 0]

Добрый день.
Есть прямоугольная ёмкость, снизу подогревается топочными газами. Как рассчитать время нагрева жидкости в ёмкости и как рассчитать коэффициент теплопередачи?

[an_rushin 128]

начертите эскиз, чтобы не отвечать слишком обобщенно

 

[СергейКон 0]

 время нагрева можно рассчитать по этой формуле. Как здесь найти коэффициент теплопередачи?

24 минуты назад, an_rushin сказал:

начертите эскиз, чтобы не отвечать слишком обобщенно

 

Изменено 5 января 2020 пользователем СергейКон

[MotorManiac 130]

Топочные газы могут излучать тепло ?

[СергейКон 0]

38 минут назад, MotorManiac сказал:

Топочные газы могут излучать тепло ?

Нагревание топочными газами — самый старый способ обогрева в химической промышленности. Этим способом осуществляется нагревание до температуры 180— 1000°С. Дымовые (топочные) газы образуются при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива (преимущественно при атмосферном давлении) в топках или печах различной конструкции.

[soklakov 1 475]

43 минуты назад, MotorManiac сказал:

Топочные газы могут излучать тепло ?

так через стенку же ж. и, видимо, металлическую, непрозрачную.

[vasyam 483]

47 минут назад, MotorManiac сказал:

Топочные газы могут излучать тепло ?

Состав газов CO2 и Н20, так что лучистый теплообмен должен быть, а вот стоит ли его учитывать зависит от их температуры

8 минут назад, СергейКон сказал:

Нагревание топочными газами — самый старый способ обогрева в химической промышленности. Этим способом осуществляется нагревание до температуры 180— 1000°С. Дымовые (топочные) газы образуются при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива (преимущественно при атмосферном давлении) в топках или печах различной конструкции.

Вопрос скорее всего был нужно ли учитывать лучистое излучение 

Изменено 5 января 2020 пользователем vasyam

[soklakov 1 475]

1 час назад, СергейКон сказал:

Как здесь найти коэффициент теплопередачи?

Прандтль, Нуссельт, Грасгофф - кто-то из них. или даже двое из трех.

ну и Рейнольдс, без него никуда.

[MotorManiac 130]

Только что, soklakov сказал:

так через стенку же ж. и, видимо, металлическую, непрозрачную.

Это понятно, просто если лучепрозрачная атмосфера то не нужно считать лучистый поток на стенки.

[vasyam 483]

1 минуту назад, soklakov сказал:

так через стенку же ж. и, видимо, металлическую, непрозрачную.

Так стенка то излучением греется и передает тепло жидкости

[MotorManiac 130]

Только что, vasyam сказал:

Состав газов CO2 и Н20, так что лучистый теплообмен должен быть, а вот стоит ли его учитывать зависит от из температуры

Конечно стоит, наверное это будет основным механизмом переноса тепла

[СергейКон 0]

1 минуту назад, soklakov сказал:

Прандтль, Нуссельт, Грасгофф - кто-то из них. или даже двое из трех.

ну и Рейнольдс, без него никуда.

Основной вопрос, просчитать коэффициент теплоотдачи нагреваемой жидкости. Процесс не стационарный. Для расчета Прандаля и Грасгофа нужна температура стенки, а она не известна

[MotorManiac 130]

1 минуту назад, СергейКон сказал:

теплоотдачи нагреваемой жидкости

а какая жидкость ? какая плотность ?

[СергейКон 0]

5 минут назад, MotorManiac сказал:

Конечно стоит, наверное это будет основным механизмом переноса тепла

Нагрев газами, не пламенем. Излучение я думаю здесь не причём 

1 минуту назад, MotorManiac сказал:

а какая жидкость ? какая плотность ?

Моторное масло. Плотность 0,9

Изменено 5 января 2020 пользователем СергейКон

[MotorManiac 130]

Только что, СергейКон сказал:

Нагрев газами, не пламенем. Излучение я думаю здесь не причём 

Это хорошо, это по науке :)

[vasyam 483]

1 минуту назад, СергейКон сказал:

Нагрев газами, не пламенем. Излучение я думаю здесь не причём 

Если температура газов 200 градусов, то можно пренебречь, а если больше 1000 то наверно не стоит

[СергейКон 0]

1 минуту назад, vasyam сказал:

Если температура газов 200 градусов, то можно пренебречь, а если больше 1000 то наверно не стоит

В расчеты буду принимать 800 градусов, по минимуму. Горелка мазутная, зависит от качества сгорания 

[an_rushin 128]

7 часов назад, СергейКон сказал:

 время нагрева можно рассчитать по этой формуле. Как здесь найти коэффициент теплопередачи?

 

 

попробуем решить задачу так:

 

1. предполагаем, что газы с Т = 800°С касаются тонкой отделяющей от воды стенки, т.е. 800°С можно принять за граничное условие.
2. задаем температуру нагретой воды, т.е. любой температурный уровень, ниже 100°С.
3. считаем затраченную энергию: Q = m water * Cp water * (T final - T start)
4. из расчета с помощью CFD получаем затраченную тепловую мощность P water. можно вычитать из пост-процессора кода по достижении нужной температуры.
5. делим энергую на тепловую мощность и получаем время.
6. находим коэфф. теплопередачи: Q = a * S * (T final - T gas), где a - коэфф. теплопередачи и S - площадь касания газов и воды.

 

меня смущают 800°С в газах, т.к., как уже верно заметили коллеги, подключается излучение, что может привести к ощутимым погрешностям и поведение потоков в околостенной области разделяющей стенки, т.к. в нестационарной постановке задачи градиенты температур играют весомую роль. мое конечное мнение остается за полным моделированием в CFD. выбор кода роли не играет.

 

 

Изменено 5 января 2020 пользователем an_rushin

[soklakov 1 475]

6 часов назад, СергейКон сказал:

Для расчета Прандаля и Грасгофа нужна температура стенки, а она не известна

есть такая штука - итеративный расчет.

6 часов назад, СергейКон сказал:

Процесс не стационарный.

но в силу нестационарности удобнее совет @an_rushin 

21 минуту назад, an_rushin сказал:

мое конечное мнение остается за полным моделированием в CFD

в тоже время, если Вы справитесь без численного моделирования, то честь Вам и хвала.

[vasyam 483]

7 часов назад, СергейКон сказал:

В расчеты буду принимать 800 градусов, по минимуму. Горелка мазутная, зависит от качества сгорания 

Офтоп: Извлечение тепла из газов весьма неблагодарная задача, забрать его весьма сложно, нужна большая площадь теплообменника, и что то, что разрушает пограничный слой, т.е конструкция которая принудительно перемешивает поток. Идеальный аппарат, это тот который передает все тепло через лучистый теплообмен, а дымовые газы и тепло которое они уносят это паразиты и с ними нужно бороться. 800 градусов это много, через плоское дно емкости вы много не заберете (на крайний случай вводите ребра). Где то я читал что граница при которой не стоит считать лучистый теплообмен это 600 градусов, но могу ошибаться, если что температура там в четвертой степени, Так что на всякий случай поищите литературу. 

P.S. Хотя перебарщивать тоже не нужно, если сбить температуру в зоне горения, то можно получить химический недожог т.е вместо СО2, получить СО. Меньшее КПД горелки проблемы с экологами и т.д