열 분석에 대한 검증 사례 - Creo Simulation Live
복합벽의 열 전달
문제 설명: 용광로 벽은 내화 벽돌 및 절연 벽돌과 같이 두 개의 층으로 이루어져 있습니다. 용광로 내부의 온도는 3000 F(Tf)이며 내부 표면 대류 계수는 3.333 x 10-3 BTU/s ft2 F(hf)입니다.
주위 온도는 80 F(Ta)이고 외부 표면 대류 계수는 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 F(ha)입니다. 복합벽에서 온도 분포를 찾습니다.
1. 내부 레이어:
필름 계수: 3.333 x 10-3 BTU/s(ft2)(F)
주변 온도(용광로 내부 온도): 3000F
2. 외부 레이어:
필름 계수: 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 (F).
주위 온도: 80 F
재료 특성 | 기하학적 특성 |
내연 벽돌: k = 2.222 x 10-4 BTU/s ft F 절연 벽돌: k = 2.778 x 10-5BTU/s ft F | 횡단면 = 1인치 x 1인치 내연 벽돌 두께 = 9인치 절연 벽 두께 = 5인치 |
결과 비교 - 기본 위치의 시뮬레이션 품질 슬라이더
결과 | 목표 | Creo Simulate | ANSYS Discovery Live | Creo Simulation Live | 백분율 오차 |
최소 온도(F) | 336 | 336.64 | 341.63 | 341.6 | 1.67 |
최대 온도(F) | 2957 | 2597.17 | 2956.5 | 2956.5 | 0.02 |
복합 솔리드 블록의 전도
문제 설명: 두 가지 재료의 복합체로 형성된 벽의 열전도를 생각해 보십시오. 재료 1은 외부 표면에 적용되는 6000와트의 균일한 열원을 가지며, 재료 2는 대류 냉각에 노출된 외부 표면을 가지고 있습니다. 도메인의 왼쪽에 있는 단열 표면의 온도를 계산합니다.
참고 문헌: F.P. Incropera, D.P. Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 5th Edition, pg.117, 2006.
재료 특성 | 기하학적 특성 | 하중 |
재료 1: 전도성 = 75 W/m-K 재료 2: 전도성 = 150 W/m-K | 블록의 치수: 70 mm X 80 mm 재료 1= 50 mm 재료 2 = 20 mm 두께 = 1000 mm | 왼쪽 표면: 전열 = 6000 W 오른쪽 표면: 1000 W/m2 K 및 유동층 평균 온도 = 30 C 그 외 모든 표면은 단열입니다. |
결과 비교 - 기본 위치의 시뮬레이션 품질 슬라이더
결과 | 목표 | Creo Simulate | ANSYS Discovery Live | Creo Simulation Live | 백분율 오차 |
맨 왼쪽의 단열 표면 온도(°C) | 165 | 165 | 164.2 | 164.2 | 0.48 |
냉각 스파인으로부터의 열 전달
문제 설명: 단면적 A와 길이 L의 강철 냉각 스파인이 온도 T w에서 유지되는 벽으로부터 돌출되어 있습니다. 스파인과 주변 공기 사이의 표면 대류 계수는 h이고, 공기 온도는 T a이며, 스파인의 팁은 단열되어 있습니다. 스파인에 의해 전도되는 열과 팁의 온도를 찾습니다.
대류 조건은 4개의 모든 종 방향 표면에 적용됩니다.
참고 문헌: F. Kreith, "Principles of Heat Transfer", 2nd Printing, International Textbook Co.,Scranton, PA, 1959, pg. 143, ex. 4-5
재료 특성 | 기하학적 특성 | 하중 |
K = 9.71x10-3BTU/s-ft-F | 횡단면 = 1.2인치 x 1.2인치 L = 8인치 | T w = 100 F T a = 0 F H = 2.778x10-4 BTU/s-ft2-F |
결과 비교 - 기본 위치의 시뮬레이션 품질 슬라이더
결과 | 목표 | Creo Simulate | ANSYS Discovery Live | Creo Simulation Live | 백분율 오차 |
팁의 온도(°F) | 79.0344 | 78.96 | 79.22 | 79.5 | 0.59 |