Politechnika Poznańska. Zakład Mechaniki Technicznej



Podobne dokumenty
Politechnika Poznańska Metoda elementów skończonych. Projekt

Politechnika Poznańska

Metoda Elementów Skończonych

Politechnika Poznańska

Politechnika Poznańska. Zakład Mechaniki Technicznej

POLITECHNIKA POZNAŃSKA WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I ZARZĄDZANIA METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH PROJEKT ZALICZENIOWY COMSOL 4.3

Politechnika Poznańska

1. Wprowadzenie: dt q = - λ dx. q = lim F

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

PROJEKT METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Politechnika Poznańska. Zakład Mechaniki Technicznej. Metoda Elementów Skończonych Lab. Wykonali: Antoni Ratajczak. Jarosław Skowroński

Metoda Elementów Skończonych. Projekt: COMSOL Multiphysics 3.4.

LABORATORIUM METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

LABORATORIUM Z FIZYKI TECHNICZNEJ

Metoda Elementów Skończonych. Projekt: COMSOL Multiphysics 3.4.

PROJEKT METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Politechnika Poznańska. Metoda Elementów Skończonych

Politechnika Poznańska

wymiana energii ciepła

Metoda Elementów Skończonych

1. BILANSOWANIE WIELKOŚCI FIZYCZNYCH

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Metoda Elementów Skończonych Laboratorium

Politechnika Poznańska. Metoda Elementów Skończonych

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Przenikanie ciepła obliczanie współczynników przenikania ciepła skrót wiadomości

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH.

Projekt z przedmiotu Metoda Elementów Skończonych

Politechnika Poznańska. Metoda Elementów Skończonych

Nauka o Materiałach. Wykład XI. Właściwości cieplne. Jerzy Lis

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

4. Analiza stanu naprężeń i odkształceń na przykładzie uchwytu do telewizora... 19

Politechnika Poznańska

METODA ELEMENTÓW SKOŃOCZNYCH Projekt

Politechnika Poznańska. Zakład Mechaniki Technicznej. Metoda Elementów Skończonych Lab. Wykonali: Marta Majcher. Mateusz Manikowski.

Politechnika Poznańska

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania. Projekt: Metoda Elementów Skończonych Program: COMSOL Multiphysics 3.4

POLITECHNIKA POZNAŃSKA. Metoda Elementów Skończonych

Układ termodynamiczny Parametry układu termodynamicznego Proces termodynamiczny Układ izolowany Układ zamknięty Stan równowagi termodynamicznej

Termodynamika. Część 12. Procesy transportu. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Instrukcja do laboratorium z fizyki budowli.

Modelowanie w projektowaniu maszyn i procesów cz.7

Metoda Elementów Skończonych

POMIAR PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ I ELEKTRYCZNEJ METALI

Metoda Elementów Skończonych

Politechnika Poznańska

Przemiany energii w zjawiskach cieplnych. 1/18

Termodynamika. Energia wewnętrzna ciał

Podstawy fizyki wykład 6

Czym jest prąd elektryczny

Analiza wymiany ciepła w przekroju rury solarnej Heat Pipe w warunkach ustalonych

Metoda Elementów Skończonych

Podczas wykonywania analizy w programie COMSOL, wykorzystywane jest poniższe równanie: 1.2. Dane wejściowe.

Politechnika Poznańska

Przedmowa Przewodność cieplna Pole temperaturowe Gradient temperatury Prawo Fourier a...15

Pomiar współczynnika przewodzenia ciepła ciał stałych

Symulacja przepływu ciepła dla wybranych warunków badanego układu

Politechnika Poznańska

UPLASTYCZNIANIE W PROCESACH PRZETWÓRSTWA TWORZYW POLIMEROWYCH MELTING IN POLYMER PROCESSING

Q t lub precyzyjniej w postaci różniczkowej. dq dt Jednostką natężenia prądu jest amper oznaczany przez A.

podgrzewacze wody zbiorniki ze stali nierdzewnej

Metoda Elementów Skończonych Projekt zaliczeniowy

Skuteczność izolacji termicznych

Pole przepływowe prądu stałego

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnień mechaniki płynów

Metoda elementów skończonych

POLITECHNIKA POZNAŃSKA METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH LABORATORIA

KONDUKCYJNA WYMIANA CIEPŁA - STYKOWY POMIAR TEMPERATURY

Definicja OC

30/01/2018. Wykład X: Właściwości cieplne. Treść wykładu: Stabilność termiczna materiałów

PRZEPŁYW CIEPŁA PRZEZ PRZEGRODY BUDOWLANE

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 3-WPC WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEWODZENIA CIEPŁA MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

Politechnika Poznańska. Zakład Mechaniki Technicznej

Politechnika Poznańska

Wykład XI: Właściwości cieplne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Pomiar przewodności cieplnej i elektrycznej metali

KRAWĘDŹ G wartość temperatury w węzłach T=100 C; KRAWĘDŹ C wartość strumienia cieplnego q=15,5 W/m^2;

LABORATORIUM METROLOGII

LABORATORIUM Z PROEKOLOGICZNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ

Metoda Elementów skończonych PROJEKT. COMSOL Multiphysics 3.4

Wykład 3 Zjawiska transportu Dyfuzja w gazie, przewodnictwo cieplne, lepkość gazu, przewodnictwo elektryczne

Metoda Elementów Skończonych

MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATUR W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH WYKONANYCH Z UŻYCIEM LEKKICH KONSTRUKCJI SZKIELETOWYCH

Metoda Elementów Skończonych Projekt na laboratorium

Przetwórstwo tworzyw sztucznych i gumy

1. Podstawy matematyki

LABORATORIUM MES- PROJEKT

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

PROJEKT MES COMSOL MULTIPHYSICS 3.4

BILANSE ENERGETYCZ1TE. I ZASADA TERMODYNAMIKI

Właściwości cieplne Stabilność termiczna materiałów. Stabilność termiczna materiałów

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

Metoda Elementów Skończonych

TECHNIKI NISKOTEMPERATUROWE W MEDYCYNIE

Transkrypt:

Politechnika Poznańska Zakład Mechaniki Technicznej Metoda Elementów Skończonych Lab. Temat: Analiza rozkładu temperatur na przykładzie cylindra wytłaczarki jednoślimakowej. Ocena: Czerwiec 2010 1

Spis treści: 1. Wstęp...3 2. Dane wejściowe..5 3. Otrzymane wyniki...7 4. Wnioski. 8 2

1. Wstęp Przewodzenie ciepła proces wymiany ciepła między ciałami o róŝnej temperaturze pozostającymi ze sobą w bezpośrednim kontakcie. Polega on na przekazywaniu energii kinetycznej bezładnego ruchu cząstek w wyniku ich zderzeń. Proces prowadzi do wyrównania temperatury między ciałami. Ciepło płynie tylko wtedy, gdy występuje róŝnica temperatur, w kierunku od temperatury wyŝszej do temperatury niŝszej. Z dobrym przybliŝeniem dla większości substancji ilości energii przekazywanej przez jednostkę powierzchni w jednostce czasu jest proporcjonalna do róŝnicy temperatur, co opisuje równanie róŝniczkowe Fouriera: (1.1.) Gdzie: q[w/m 2 ] gęstość strumienia ciepła, λ[w/m*k] współczynnik przewodzenia ciepła (zwany teŝ przewodnością cieplną), [W/K]- gradient temperatury. Gęstość strumienia ciepła q to wielkość wektorowa, opisująca szybkość i kierunek przepływu ciepła. Jej wartość określa ilość ciepła przepływającego w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni prostopadłej do kierunku rozchodzenia się ciepła. KaŜdemu punktowi w przestrzeni moŝemy przyporządkować określoną temperaturę. Mówimy, Ŝe w przestrzeni określone jest skalarne pole temperatury. Gradient temperatury jest wektorem wskazującym kierunek najszybszego przyrastania temperatury. Jeśli jakiś element ośrodka charakteryzuje się duŝymi gradientami gradientami temperatury oznacza to, Ŝe w tym obszarze występują znaczne róŝnice temperatur. Współczynnik przewodzenia ciepła charakteryzuje łatwość przewodzenia ciepła przez dany materiał. Dobrymi przewodnikami ciepła nazywamy materiały, dla których wartość współczynnika przewodzenia ciepła jest duŝa, natomiast materiały będące izolatorami cieplnymi charakteryzują się małymi wartościami l. 3

Wartość współczynnika przewodzenia ciepła wybranych substancji: Substancja: Metale: Stal Nierdzewna Miedź Srebro Gazy: Powietrze suche Hel Materiały budowlane: Pianka poliuretanowa Wełna mineralna Szkło okienne λ [W/m*K] 14 401 428 0,0026 0,15 0,0024 0,0043 1 4

2. Dane wejściowe Moim celem było przeprowadzenie symulacji wypełnienia cylindra wytłaczarki tworzywem termoplastycznym. Analizowany był proces nagrzewania się jego powierzchni po wyrównaniu temperatur. Rys. Model cylindra wytłaczarki. Cylinder został zamodelowany w programie SoliWorks 2008. Do symulacji posłuŝyłem się modułem: General Heat Transfer aplikacji COMSOL Multiphysic. Rys. Model cylindra zaimportowany do programu Comsol 5

Temperatura tworzywa nagrzewającego ustalona jest na 200 0 C. Będę analizował temperaturę do jakiej nagrzał się cylinder, w szczególności jego kołnierz który podłączony jest do przekładni zębatej. W badaniu uŝyłem współczynników przewodności cieplnej stali 38HMJ wykorzystywanej do produkcji cylindrów wytłaczarek. Matematyczny model przewodnictwa cieplnego ma następującą postać: Gdzie: δ ts - współczynnik czasowego skalowania ρ gęstość C p pojemność cieplna K tensor przewodności cieplnej Q źródło ciepła 6

3. Otrzymane wyniki Przeprowadzone doświadczenie (przy załoŝonych onych idealnych warunkach nagrzewania i współczynnikach materiałowych) dało nam obraz nagrzania się cylindra wytłaczarki. Cylinder na zewnętrznych powierzchniach nagrzał się do ok. 150 o C. Interesujący mnie element czyli kołnierz cylindra podłączany do części ci zasypowej nagrzał się do temperatury ok. 50 o C. Rys. Rozkład temperatur w badanym modelu po upływie 50 sec. Symulacja dołączona na płycie Cd. 7

4. Wnioski Jak widzimy kołnierz cylindra nie nagrzewa się tak intensywnie jak jego pozostała część. Pierwszym powodem jest na pewno jego większa średnica. To aby kołnierz pozostawał w określonej temperaturze jest niezwykle istotne, gdyŝ w jego sąsiedztwie znajduje się przekładnia napędzająca ślimak. Temperatura z cylindra ma niekorzystny wpływa na łoŝyskowanie wałów oraz na grzanie się oleju. Dlatego pomiędzy cylindrem a przekładnią często montuje się segment chłodzący który ma dodatkowo izolować przekładnię od cylindra. 8