комсол

ФГБОУ ВПО УдГУ

Физико-энергетический факультет

Кафедра теплоэнергетики

ОТЧЕТ ПО КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по курсу «Моделирование и расчёт теплотехнических задач»

на тему:

«Определение теплоты, выделяемой при воздушномохлажденнии стальной болванки»

Выполнил: студент гр.34-31

Сабитов А.М.

Проверил: ст. преподаватель

Бендер С.А.

Ижевск 2012

Теоретические сведения.

Воздушное охлаждение — процесс охлаждения воздухом механизмов, подвергающихся нагреву таких как ДВС, ТЭД, полупроводниковых приборов и т.д

Теплообмен - самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве, обусловленный неоднородным полем температуры. В общем случае перенос теплоты может также вызываться неоднородностью полей других физически величин, например разностью концентраций (диффузионный термоэффект). Различают 3 вида Т.: Теплопроводность, Конвекция и Лучистый теплообмен (на практике Т. обычно осуществляется всеми 3 видами сразу). Т. определяет или сопровождает многие процессы в природе (например, ход эволюции звёзд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и т. д.).в технике и в быту. Во многих случаях, например при исследовании процессов сушки, испарительного охлаждения, диффузии, Т. рассматривается совместно с Массообменом. Т. между двумя теплоносителями через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними называется теплопередачей.

Движущиеся среды, участвующие в Т. и интенсифицирующие его, наз. теплоносителями (обычно капельные жидкости, газы и пары, реже-сыпучие материалы). Известны два осн. способа проведения тепловых процессов: путем теплоотдачи и теплопередачей. Теплоотдача-Т. между пов-стью раздела фаз (чаще твердойпов-стью) и теплоносителем. Теплопередача-Т. между двумя теплоносителями или иными средами через разделяющую их твердую стенку либо межфазную пов-сть. Механизмы переноса теплоты. Различают три разных механизма распространения теплоты: теплопроводность, конвективный и лучистый перенос. Теплопроводность-перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимод. микрочастиц (атомов, молекул, ионов и др.). В чистом виде теплопроводность может встречаться в твердых телах, не имеющих внутр. пор и в неподвижных слоях жидкостей, газов или паров.

Постановка задачи и исходные данные.

Постановка задачи:

Стальная болванка в форме прямоугольного бруска с размерами сторон 480*360*280 мм охлаждается в печи с постоянной температурой Tж=20С. Все точки болванки перед началом нагрева имели одинаковую температуру Tо=800С. Коэффициент теплоотдачи к поверхности всех граней бруска в процессе нагрева оставался постоянным и равным . Определить количество теплоты, которое воспримет брусок в течение 2,5 ч после начала нагрева.

Решение задачи.

Расчёт в COMSOL:

Можно приступить к расчету работы непосредственно в самой программе COMSOL, т.к. задача связанаcпередачей тепла от одного тела к другому, заданная мною модель выглядит так.

Область R1- область стальной болванки(выделена красным цветом)

Область R2- область печи, в которой находится стальная болванка.

Начинаем создавать 3D модель. Она представлена на рисунке.

Расчеты производятся по уравнениям:

Область R1:

p

T=temperature

Область R2:

p

T=temperature

Далее для модели задаются граничные условия.

Область R2:

T=temperature;

Область R1:

)=0

Это условие неразрывности.

Процесс распределения температуры:задаем параметры областей.

Значение внутри области в которой воздух, то есть в печи:

Теплопроводность: ;

Плотность: ;

Теплоемкость: ;

Начальная температура =293,15 К

Значения области 2, то есть стальной болванки:

Теплопроводность: ;

Плотность: ;

Теплоемкость: ;

Начальная температура =1073,15 К

На границе между болванкой и воздухом задаем условие неразрывности:

Для воздуха задается температура на входе

Разбиение на конечные элементы:

В ходе работы получилось 1863 элементов.

После ввода всех необходимых параметров производится расчет, после которого был получен следующий результат.

Для того чтобы получить график охлаждения бруска было необходимо взять произвольную точку, находящуюся внутри болванки, ее координаты:

x=0, y=0.1, z=0.2.

Вывод:В ходе работы я построил модель охлаждения стальной болванки и получил график зависимости температуры от времени, но конечного результата не получил.