3 Projekt nagrzewania radiacyjnego
Transkrypt
3 Projekt nagrzewania radiacyjnego
Projekty 2008/2009 1 Projekt nagrzewania radiacyjnego ANSYS Wyznaczenie w sposób numeryczny rozkładu napromienienia powierzchni od promiennika. Obliczenia wykonać w 3D. Narzędzie użyte Ansys, bądź zbliżone, podobne, umożliwiające prowadzenie obliczeń radiacyjnych. Wymagania: 1. Nauka prowadzenia obliczeń w systemie Ansys, zarówno cieplnych jak i radiacyjnych 2. Dokonanie obliczeń dla różnych materiałów i dla różnych odległości lampy od powierzchni ogrzewanej. 2 Projekt nagrzewania radiacyjnego- promiennik (Łukowski) analitycznie: Obliczyć temperaturę jaką osiągnie płaska próbka wykonana z trzech różnych materiałów, przy napromienieniu od lampowego promiennika podczerwieni. Próbka powinna mieć różne wielkości np.: • kwadrat 10 cm x10 cm • prostokąt 40 cm x 30 cm • koło o promieniu 30 cm Przyjąć w obliczeniach następujące materiały: miedź, stal, cynę. Można przy tym skorzystać z tablic, lub poszukać w internecie. Ważne jest takie przyjęcie materiałów, które będą dostępne w rzeczywistych pomiarach (np.: kawałek laminatu, tekstolit, bakelit, płyta wiórowa) . Obliczenie przeprowadzić analitycznie (na podstawie współczynnika konfiguracji) i numerycznie. 1. Nauka prowadzenia obliczeń w Elmer zarówno cieplnych jak i radiacyjnych 2. Dokonanie obliczeń dla różnych materiałów i dla różnych odległości lampy od powierzchni ogrzewanej. 3 Projekt nagrzewania radiacyjnego - koła Wyznaczenie współczynnika konfiguracji dla układu umieszczonych poziomo, centrycznie kół, o zróżnicowanych promieniach, oraz dla różnych odległości. Zaprezentować wykresy zmian współczynnika konfiguracji w funkcji promieni kół. Porównanie obliczeń teoretycznych z opracowaną własnoręcznie procedurą przygotowaną w języku C, Python, Matlab lub Scilab. 4 Projekt nagrzewania radiacyjnego – pirometry (Wang) Referat poświęcony pirometrom. Z naciskiem na fizyczne podstawy pomiarów radiacyjnych, • sposób skalowania pirometrów radiacyjnych • prezentacja rozwiązań konstrukcji pirometrów • pirometry fotoelektryczne – zasada działania, równanie skali, pomiar temperatury • pirometry z zanikającym włóknem • współczesne konstrukcje pirometrów – bolometry, • informacje o konstrukcjach nowoczesnych i firmach je produkujących. Dodatkowo jako część prezentacji referatu przykład obsługi pirometru analogowego, kamery termowizyjną i termometrem pirometrycznym punktowym. Porównanie wyników pomiaru temperatury wybranych obiektów, np.:płyty grzejnej, pieca rezystancyjnego, etc. 5 Projekt nagrzewania radiacyjnego -hala Ogrzewanie radiacyjne hali o wymiarach 30x40x12 m. Przeznaczonej do pracy dla 20 osób. Porównać pod względem technicznym i ekonomicznym ogrzewanie hali promiennikowo (gazowo i elektrycznie) jak też konwekcyjnie. Skorzystać z materiałów prezentowanych na stronach producentów tego typu rozwiązań, literatury przedmiotu i z norm, poświęconych tej tematyce. Schemat hali należy przygotować własnoręcznie, wraz z rysunkiem technicznym obwodu elektrycznego. Opisać dokładnie sposób doboru promienników i wymagania eksploatacyjne. 1 6 Projekt nagrzewania radiacyjnego - suszarka Projekt suszarki taśmowej do suszenia tkaniny mokrej, o komorze poziomej, gdzie suszone elementy przesuwane są na taśmie w postaci ciągłego płatu tkaniny mokrej. Projekt powinien obejmować: • ilość promienników i ich rozstaw, typ użytego promiennika • szybkość przesuwu taśmy • ilość usuniętej wilgoci • rysunek techniczny projektu pieca, wraz z rysunkiem instalacji – użyć wyobraźni i zdrowego rozsądku • wymagane wymiary komory. • tkanina, wilgotność tkaniny, rozmiar przyjąć dowolnie 7 Projekt nagrzewania radiacyjnego Obliczenia numeryczne w programie Elmer wymiany radiacyjnej (wartości strumieni cieplnych oraz osiągniętych temperatur) pomieszczeń nagrzewanych sufitowo, przez grzejniki ścienne, oraz podłogowo. Wygląd wewnętrzny pomieszczeń do własnoręcznego przygotowania, ich schemat powinien być przedstawiony w prezentacji. Projekt powinien zawierać porównanie pola temperatury pomieszczeń, dla minimum dwóch metod grzewczych, ale przy różnych warunkach zewnętrznych, różnych mocach grzewczych, różnym ustawieniu źródeł ciepła. 8 Projekt nagrzewania radiacyjnego Wyznaczenie współczynnika konfiguracji: poziomy cylinder umieszczony nad płaską powierzchnią. Przedstawić zależności zmiany współczynnika konfiguracji w funkcji średnicy cylindra i jego odległości od powierzchni. Obliczenia przedstawić w postaci algorytmu stworzonego w jednym z powszechnie używanych systemów matematycznych C, Python, Matlab lub Scilab, Maxima, powinny zawierać wyznaczenie wartości mocy wymienianej przy różnych temperaturach obiektów, różnych emisyjnościach powierzchni. 9 Projekt nagrzewania radiacyjnego Obliczenia numeryczne w programie Ansys wymiany radiacyjnej (wartości strumieni cieplnych oraz osiągniętych temperatur) pomieszczeń nagrzewanych sufitowo, przez grzejniki ścienne, oraz podłogowo. Projekt jest odpowiednikiem projektu 7, ale z nastawieniem na prowadzenie obliczeń w systemie Ansys. 10 Projekt nagrzewania radiacyjnego Obliczenia strumienia radiacyjnego oddawanego przez budynek mieszkalny o wybranych wymiarach do budynków w otoczeniu. Konfiguracja rozmieszczenia budynków dowolna, podobnie jak ich kształt. Minimalna ilość 4 bryły + obowiązkowe podłoże. Zakładamy, że budynki okoliczne nie są ogrzewane. Obliczenia w programie Elmer, oraz wykonane analitycznie, przybliżone. Wartości źródła ciepła, parametry materiałowe, warunki oddawania ciepła do otoczenia, należy samodzielnie dobrać. 11 Projekt nagrzewania radiacyjnego Obliczenie numeryczne współczynnika konfiguracji między dwiema płaskimi powierzchniami umieszczonych pod kątem 90 st, 45 st, oraz 20 st. Wymiary powierzchni dowolne (minimum trzy różne) powierzchnie stykające ze sobą, oraz umieszczone w pewnej odległości od siebie. Program oblicza całkowitą wymianę ciepła na podstawie wzoru ogólnego współczynnika konfiguracji. 12 Projekt nagrzewania radiacyjnego - przegrody Porównać różnicę wartości strumieni cieplnych przenikających przez przegrody obiektów elektrotermicznych, przy uwzględnieniu radiacji oraz przy jej pominięciu. Obliczenia porównawcze wykonać dla następujących obiektów: ● budynek mieszkalnyo typowej konstrukcji przegrody ● piec rezystancyjny o temperaturze pracy 300-350°C - prostopadłościenny ● piec rezystancyjny o temperaturze pracy 800-950°C – prostopadłościenny ● piec rezystancyjny o temperaturze pracy 300-350°C – cylindryczny, poziomy ● piec rezystancyjny o temperaturze pracy 800-950°C – cylindryczny, poziomy 2 13 Projekt nagrzewania radiacyjnego Obliczenia wymiany radiacyjnej między trzema położonymi równolegle cylindrami. Różne konfiguracje rozłożenia cylindrów, różne emisyjności materiałów. Minimum cztery różne konstrukcje przestrzenne układu – spróbować w Elmerze, bądź Tasie. 3