Casos de verificação para análises térmicas
Transferência térmica em uma parede composta
Enunciado de problema: Uma parede de fornalha consiste em duas camadas: tijolo refratário e tijolo isolante. A temperatura dentro da fornalha é 3000 F (Tf) e o coeficiente de convecção da superfície interna é 3.333 x 10-3 BTU/s ft2 F (hf).
A temperatura ambiente é 80 F (Ta) e o coeficiente de convecção da superfície externa é 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 F (ha). Localize a distribuição de temperatura na parede composta.
1. Camada interna:
Coeficiente de convecção: 3.333 x 10-3 BTU/s (ft2) (F)
Temperatura ambiente (temperatura dentro da fornalha): 3000 F
2. Camada externa:
Coeficiente de convecção: 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 (F).
Temperatura ambiente: 80 F
Propriedades de materiais | Propriedades geométricas |
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Tijolo refratário: k = 2.222 x 10-4 BTU/s pés F Isolamento: k = 2.778 x 10-5BTU/s pés F | Seção cruzada = 1 pol. x 1 pol. Espessura do tijolo refratário = 9 pol. Espessura da parede isolante = 5 pol. |
Comparação de resultados — Botão deslizante da qualidade da simulação na posição default
Resultados | Alvo | Creo Simulate | Ansys Discovery Explore | Creo Simulation Live | Porcentagem de erro |
|---|
Temperatura mínima (F) | 336 | 336.64 | 341.6 | 341.73 | 1.71 |
Temperatura máxima (F) | 2957 | 2597.17 | 2959.10 | 2956.53 | 0.02 |
Comparação de resultados para o Creo Ansys Simulation (malha default)
Resultados | Alvo | Ansys Discovery Refine | Creo Ansys Simulation | Porcentagem de erro |
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Temperatura mínima (F) | 336 | 336.67 | 336.64 | 0.19 |
Temperatura máxima (F) | 2957 | 2957.20 | 2957.17 | 0.01 |
Condução em um bloco sólido composto
Enunciado de problema: Considere a condução de calor em uma parede composta de dois materiais. O material 1 tem origem de geração de calor uniforme igual a 6000 Watts aplicado à superfície externa, enquanto o material 2 tem a superfície externa exposta a resfriamento convectivo. Compute a temperatura da superfície adiabática no lado esquerdo do domínio.
Referências: F.P. Incropera, D.P. Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 5th Edition, pg.117, 2006.
Propriedades de materiais | Propriedades geométricas | Carregando |
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Material 1: Condutividade = 75 W/m-K Material 2: Condutividade = 150 W/m-K | Dimensões do bloco: 70 mm X 80 mm Material 1= 50 mm Material 2 = 20 mm Espessura = 1000 mm | Superfície esquerda: Taxa de calor = 6000 W Superfície direita: HTC = 1000 W/m2 K e temperatura em massa de fluido = 30 C Todas as outras superfícies são adiabáticas. |
Comparação de resultados — Botão deslizante da qualidade da simulação na posição default
Resultados | Alvo | Creo Simulate | Ansys Discovery Explore | Creo Simulation Live | Porcentagem de erro |
|---|
Temperatura da superfície adiabática no extremo lado esquerdo, em graus C | 165 | 165 | 166 | 166.008 | 0.61 |
Comparação de resultados para o Creo Ansys Simulation (malha default)
Resultados | Alvo | Ansys Discovery Refine | Creo Ansys Simulation | Porcentagem de erro |
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Temperatura da superfície adiabática no extremo lado esquerdo, em graus C | 165 | 165.07 | 165.068 | 0.04 |
Transferência térmica de uma coluna de resfriamento
Enunciado de problema: Uma coluna de resfriamento feita de aço com área de seção cruzada A e comprimento L estende-se a partir de uma parede que é mantida a temperatura T w. O coeficiente de convecção da superfície entre a coluna e o ar ambiente é h, a temperatura do ar é T a e a ponta da coluna é isolada. Encontre o calor conduzido pela coluna e a temperatura da ponta.
Condições de convecção são aplicadas a todas as quatro superfícies longitudinais.
Referências: F. Kreith, "Principles of Heat Transfer", 2nd Printing, International Textbook Co.,Scranton, PA, 1959, pg. 143, ex. 4-5
Propriedades de materiais | Propriedades geométricas | Carregando |
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K = 9.71x10-3 BTU/s-pés-F | Seção cruzada = 1.2 pol. x 1.2 pol. L = 8 pol. | T w = 100 F T a = 0 F H = 2.778x10-4 BTU/s-ft2-F |
Comparação de resultados — Botão deslizante da qualidade da simulação na posição default
Resultados | Alvo | Creo Simulate | Ansys Discovery Explore | Creo Simulation Live | Porcentagem de erro |
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Temperatura da ponta, em graus F | 79.0344 | 78.96 | 79.34 | 79.258 | 0.28 |
Comparação de resultados para o Creo Ansys Simulation (malha default)
Resultados | Alvo | Ansys Discovery Refine | Creo Ansys Simulation | Porcentagem de erro |
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Temperatura da ponta, em graus F | 79.0344 | 79.035 | 79.0343 | 0.00 |