Casos de verificación para análisis térmicos
Transferencia de calor en una pared compuesta
Exposición del problema: una pared de horno consta de dos capas, ladrillo refractario y ladrillo aislante. La temperatura dentro del horno es de 3000º F (Tf) y el coeficiente de convección de superficie interna es de 3.333 x 10-3 BTU/s ft2 F (hf).
La temperatura ambiental es de 80º F (Ta) y el coeficiente de convección de superficie externa es de 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 F (ha). Busque la distribución de la temperatura en la pared compuesta.
1. Capa interna:
Coeficiente de convección laminar: 3.333 x 10-3 BTU/s (ft2)(F)
Temperatura ambiental (temperatura en el interior del horno): 3000 F
2. Capa externa:
Coeficiente de convección laminar: 5.556 x 10-4 BTU/s ft2 (F).
Temperatura ambiental: 80º F
Propiedades del material | Propiedades geométricas |
|---|---|
Ladrillo refractario: k = 2.222 x 10-4 BTU/s ft F aislamiento: k = 2.778 x 10-5BTU/s ft F | Corte transversal = 1 in x 1 in Espesor de ladrillo refractario = 9 in Espesor de pared aislante = 5 in |
Comparación del resultado: barra corredera de calidad de simulación en la posición por defecto
Resultados | Destino | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | Error porcentual |
|---|---|---|---|---|---|
Temperatura mínima (F) | 336 | 336.64 | 322.0 | 321.19 | 4.41 |
Temperatura máxima (F) | 2957 | 2597.17 | 2959.7 | 2959.78 | 0.09 |
Comparación de resultados de Creo Ansys Simulation (malla por defecto)
Resultados | Destino | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | Error porcentual |
|---|---|---|---|---|
Temperatura mínima (F) | 336 | 336.69 | 336.64 | 0.19 |
Temperatura máxima (F) | 2957 | 2957.2 | 2957.17 | 0.01 |
Conducción en un bloque sólido compuesto
Exposición del problema: examine la conducción de calor en una pared formada como un elemento compuesto de dos materiales. El material 1 tiene un origen de generación de calor uniforme igual a 6000 vatios aplicados a la superficie externa, mientras que el material 2 tiene una superficie externa expuesta a refrigeración convectiva. Calcule la temperatura de la superficie adiabática en el lado izquierdo del dominio.
Referencias: F.P. Incropera, D.P. Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 5th Edition, p. 117, 2006.
Propiedades del material | Propiedades geométricas | Carga |
|---|---|---|
Material 1: conductividad = 75 W/m-K Material 2: conductividad = 150 W/m-K | Cotas del bloque: 70 mm X 80 mm Material 1 = 50 mm Material 2 = 20 mm Espesor = 1000 mm | Superficie izquierda: flujo de calor = 6000 W Superficie derecha: HTC = 1000 W/m2 K y temperatura de masa de fluido = 30° C Todas las demás superficies son adiabáticas. |
Comparación del resultado: barra corredera de calidad de simulación en la posición por defecto
Resultados | Destino | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | Error porcentual |
|---|---|---|---|---|---|
Temperatura de la superficie adiabática en el lado del extremo izquierdo, en grados centígrados | 165 | 165 | 161.1 | 159.77 | 3.17 |
Comparación de resultados de Creo Ansys Simulation (malla por defecto)
Resultados | Destino | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | Error porcentual |
|---|---|---|---|---|
Temperatura de la superficie adiabática en el lado del extremo izquierdo, en grados centígrados | 165 | 165.06 | 165.07 | 0.04 |
Transferencia de calor de una columna de refrigeración
Exposición del problema: una columna de refrigeración de acero de corte transversal de área A y longitud L se extiende desde una pared que se conserva a una temperatura T w. El coeficiente de convección de superficie entre la columna y el aire circundante es h, la temperatura es T a y la punta de la columna está aislada. Busque el calor que conduce la columna y la temperatura de la punta.
Las condiciones de convección se aplican a las 4 superficies longitudinales.
Referencias: F. Kreith, "Principles of Heat Transfer", 2nd Printing, International Textbook Co.,Scranton, PA, 1959, p. 143, ex. 4-5
Propiedades del material | Propiedades geométricas | Carga |
|---|---|---|
K = 9.71x10-3 BTU/s-ft-F | Corte transversal = 1.2 in x 1.2 in L = 8 in | T w = 100º F T a = 0 F H = 2.778x10-4 BTU/s-ft2-F |
Comparación del resultado: barra corredera de calidad de simulación en la posición por defecto
Resultados | Destino | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | Error porcentual |
|---|---|---|---|---|---|
Temperatura de la punta, en grados Fahrenheit | 79.0344 | 78.96 | 78.893 | 78.890 | 0.18 |
Comparación de resultados de Creo Ansys Simulation (malla por defecto)
Resultados | Destino | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | Error porcentual |
|---|---|---|---|---|
Temperatura de la punta, en grados Fahrenheit | 79.0344 | 78.966 | 78.966 | 0.09 |