Результаты расчётов и анализ полученных данных
Одним из критериев завершенности расчёта в рассматриваемой постановке является установившаяся малая скорость движения воздуха внутри расчетной области. Согласно полям распределения скорости (рис. 3 и 4), скорость в обоих расчётах не превышала 0,2…0,5 м/с. Максимальная скорость воздуха внутри рассматриваемого объема также не превышает 0,01…0,05 м/с.
Рисунок 3 – Поля распределения скорости в плоскости симметрии при использовании схемы №1.
Рисунок 4 – Поля распределения скорости в плоскости симметрии при использовании схемы №2.
Сравнение данных, полученных при моделировании, с данными, полученными путем измерения температур с помощью термопары при проведении тестовых запусков на экспериментальной установке, приведено в таблице 3, из которой следует, что результаты расчёта в целом являются релевантными при дальнейшем анализе особенностей рассматриваемых схем.
Таблица 3 – Сравнение данных замеров и результатов численного моделирования
| Локация | Температура, °С | Относительная погрешность, % | ||||
| Схема №1 | Схема №2 | Схема №1 | Схема №2 | |||
| Замеры | Расчёт | Замеры | Расчёт | |||
| Бак смешения, внешняя стенка, верхняя грань | 274 | 262 | 259 | 253 | 4,58 | 2,37 |
| Бак смешения, внутренняя стенка, верхняя грань | 264 | 257 | 247 | 249 | 2,72 | 0,81 |
| Бак смешения, внешняя стенка, середина | 285 | 278 | 241 | 237 | 2,52 | 1,69 |
| Бак смешения, внутренняя стенка, середина | 288 | 272 | 230 | 233 | 5,88 | 1,3 |
| Бак смешения, внешняя стенка, начало конического сужения | 181 | 196 | 227 | 231 | 8,29 | 1,76 |
| Бак смешения, внутренняя стенка, начало конического сужения | 152 | 178 | 218 | 229 | 17,11 | 5,05 |
| Воздух вблизи нагревателя | 80 | 86 | 62 | 69 | 7,5 | 11,3 |
| Керамические части модели, середина внешней стенки | 149 | 212 | 136 | 205 | 42,28 | 50,74 |
Полученные данные о температурных полях внутри керамики и стенок бака смешения, показывают, что несмотря на схожие максимальные температуры, выдаваемые нагревателями первой (рис. 5 и 6) и второй схем (рис. 7 и 8), то есть 305 °С и 300 °С, соответственно, распространение тепла в первом случае происходит меньшее.
|
|
|
Рисунок 5 – Поле распределения температуры в плоскости симметрии при использовании схемы №1.
| 
|
| (а) | (б) |
|
| |
| (в) | |
Рисунок 6 – Поля распределения температуры в поперечных сечениях (начало конической части бака(а), середина бака (б) и вверхняя часть бака (в)) при использовании схемы №1.
Согласно результатам моделирования, при использовании схемы №1 цилиндрическая стенка бака имеет среднюю по объему температуру порядка 237 °С, коническая часть имеет температуру порядка 170 °С, а нижняя цилиндрическая часть остается практически не прогретой – только 102 °С.
|
|
|
Рисунок 7 – Поле распределения температуры в плоскости симметрии при использовании схемы №2.
| 
|
| (а) | (б) |
|
| |
| (в) | |
Рисунок 8 – Поле распределения температуры в поперечных сечениях (начало конической части бака(а), середина бака (б) и вверхняя часть бака (в)) при использовании схемы №2.
При использовании второй схемы, цилиндрическая стенка бака имеет среднюю по объему температуру порядка 242 °С, коническая часть имеет температуру порядка 219 °С, а нижняя цилиндрическая часть нагревается до 167 °С. Подобное различие, как полагают авторы, связано с тем, что большая часть бака при использовании первой схемы прогревается за счет теплообмена с окружающим нагреватель воздухом и одновременно охлаждается воздухом самой комнаты из-за чего большая часть тепла рассеивается, в то время, как во второй схеме, нет контакта воздуха и нагревателя, за счет чего потери значительно сокращаются. Равномерность прогрева бака смешения также значительно лучше у второй схемы.
Таким образом, проведенные расчёты и измерения на экспериментальных моделях показывают, что вторая схема является более предпочтительной, чем первая, вследствие меньших тепловых потерь и более равномерного прогрева стенки.
|
|
|
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 95; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!