Программный компонент Flow Simulations

Цель: приобретение студентами навыков в использовании программного компонента Flow Simulations.

Задача: расчет теплообменного аппарата при помощи программного компонена Flow Simulation. .

Геометрические  характеристики:

- диаметр внутренней трубки 5х0.5 мм 

- длина внутренней трубки 260 мм 

- диаметр внешней трубки 10х0.5 мм 

- длина внешней трубки 251 мм 

- диаметр патрубков внешней  трубы 5.25х0.5 мм

- высота патрубков внешней  трубы 5 мм 

- расстояние от боковой  кромки внешней трубы до оси  патрубков 5 мм

Геометрические характеристики данного теплообменника выбраны  исходя из следующих соображений:

1) Для того чтобы выполнялось  соотношение > 50 (т.к. нами пока  еще не получено соответствующих  подтверждений тому, вводит ли SolidWorks Flow Simulation во время расчетов соответствующие поправки, при меньшем соотношении длины и диаметра)

2) Ускорить общий расчет  теплообменного аппарата 

Так же зададим материалы  для данных элементов:

- медь – для внешней трубки и патрубков

- сплав 1060 (сплав аллюминия) – для внутренней трубки

Алюминий обладает высокой  теплопроводностью, что обеспечит  хорошую передачу тепла между  потоками жидкостей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первым этапом является построение геометрической модели теплообменного аппарата по заданным размера

Геометрические  характеристики:

- диаметр внутренней трубки 5х0.5 мм 

- длина внутренней трубки 260 мм 

- диаметр внешней трубки 10х0.5 мм 

- длина внешней трубки 251 мм 

- диаметр патрубков внешней  трубы 5.25х0.5 мм

- высота патрубков внешней  трубы 5 мм 

- расстояние от боковой  кромки внешней трубы до оси  патрубков 5 мм

Далее включаем пакет Flow Simulations и делаем сечение проходящее через центр теплообменника для удобства задания граничных условий.

 

Задаются потоки в межтрубном пространстве во вкладке Fluid Subdomains.

Далее во вкладке Boundary Conditions задаемся граничными условиями, такими как массовый расход на входе равным 0,001 кг/c и на выходе давлением равным 101325 Па.

Следующий этап выбор необходимых  параметров для расчета. Во вкладке  Goals ставим галочки над Температурой потока, Температура стенки, Давление в системе.

Нажав кнопку Run запускается расчет по выбранным параметрам. Визуализируем параметры давления в системе.

 

 

 

Изменение температуры потока видно  на изображении.

После окончания расчетов всю интересующую информацию можно  отображать в пункте Results например температуру потока, температуру стенок, движение жидкости в системе.

На данном рисунке представлено движение потоков внутри теплообменного аппарата.

Вывод: Пользуясь пакетом Flow Simulations можно расчитать любые типы теплообменных аппаратах, в данном случае был расчитан теплообменник малых размеров. Видно изменение температуры потоков и стенок, следовательно между потоками происходит теплообмен. При малых скоростях поток движется равномерно без зон завихрений.