http://lazybird-ru.livejournal.com/ (![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png)
lazybird-ru.livejournal.com) wrote in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png)
engineering_ru2024-01-21 01:55 pm
lazybird-ru.livejournal.com) wrote in engineering_ru2024-01-21 01:55 pm
Entry tags:
Где посчитать расход жидкости при подъеме ее в результате нагрева
Может подскажите куда копать. Вертикальный металлический цилиндр (ротор вертикально установленного электродвигателя) В нем канал(ы), там вода отбирает тепло (макс. температура в центре) и поднимается вверх, "самотеком", как в гравитационной системе отопления. Как посчитать расход воды? Какой расчетный софт, например у Ansys может считать такое? По хорошему, учитывать шероховатость поверхности (ламинированная, листы стали).
Хочется понять, будет ли там какой-то заметный расход жидкости.
Хочется понять, будет ли там какой-то заметный расход жидкости.
no subject
no subject
no subject
Самотёком от тепла называется конвекция.
no subject
no subject
Поток воды через отверстие в трубе, которое называется проходом.
no subject
Дико извиняюсь, но как будет нагреваться вода в нижней части ротора?
Ставь насос для принудительного охлаждения, ИМХО.
no subject
no subject
Возьмите пробирку, наполните водой, погрузите в нее кусочек льда, а чтобы он не всплыл вверх (лед легче воды), придавите его свинцовой пулей, медным грузиком и т. п.; при этом, однако, вода должна иметь свободный доступ ко льду. Теперь приблизьте пробирку к спиртовой лампочке так, чтобы пламя лизало лишь верхнюю часть пробирки. Вскоре вода начинает кипеть, выделяя клубы пара. Но странная вещь: лед на дне пробирки не тает! Мы имеем перед собой словно маленькое чудо: лед, не тающий в кипящей воде...
Вода в верхней части кипит, между тем лед внизу не тает.Разгадка кроется в том, что на дне пробирки вода вовсе не кипит, а остается холодной; она кипит только вверху. У нас не “лед в кипятке”, а “лед под кипятком”. Расширяясь от тепла, вода становится легче и не опускается на дно, а остается в верхней части пробирки. Течения теплой воды и перемешивание слоев будут происходить лишь в верхней части пробирки и не захватят нижних более плотных слоев. Нагревание может передаваться вниз лишь путем теплопроводности, но теплопроводность воды чрезвычайно мала.
Я. Перельман
Занимательная физика
no subject
no subject
То есть термосифон получается? Вот и считайте его как термосифон.
no subject
no subject
Я правильно понимаю я что вода до кипения не нагревается? Какой-то большой объём воды "за кадром" остался — т.е. у приходящей воды температура не повышается? И задача в целом заключается в том, чтобы определить расход вода, потребный для поддержания уровня температуры не выше...скольких то градусов?
no subject
no subject
Хорошо, а температура нагрева ротора известна? С какой до какой нужно изменить температуру и за какое время? У нас есть теплоемкость и теплопроводность воды, есть теплопроводность стенки и теплоемкость и теплопроводность "синей жидкости" (тоже воды?). В ансисе такая задача решается. Вроде даже в солиде такую задачу можно решить.
no subject
> В ансисе такая задача решается
Вот я тоже догадывался, но в каком именно пакете еще не выяснил. Fluent скорее всего?
no subject
Да, fluent или cfx
no subject
no subject
> Для этого внутри него можно обеспечить циркуляцию воды внутреннего объема двигателя
Натуральная циркуляция (самотеком) скорей всего не получится. Без принудительной конвекции получите застойные зоны и локальные области перегрева. Принудительная циркуляци управляется извне. Сотни лет молодые инженеры выскочки подрываются в попытках управлять натуральной конвекцией, начиная с заявок на вечный двигатель. Патентов море, работающих приборов нет.
Без понимания физики явления любой расчетный софт бездумная трата времени и ресурсов, т.к. вам надо понять расчетное решение, а вы будете натягивать сову на глобус — подгонять параметры модели чтобы получить желаемый эффект и легко воткнете нефизические параметры в модель.
Нарисуйте контрольные объёмы, выпишете характерные масштабы и уравнения баланса, оцените безразмерные числа в задаче, число Ралея, погран.слои и коэфф.теплопереносы.
no subject
Мне не надо конвекцию, нет ее в задаче. Вода нагревается поднимаясь по горячей трубе.
> молодые инженеры выскочки
Хорошо, что я не молодой, не инженер, и насчет выскочки тоже не уверен. Хотя, признаться, лучше бы наоборот — молодой инженер выскочка) Главное, чтоб помоложе.
> Нарисуйте контрольные объёмы
У нас есть компьютер и чуйство, что можно это решить в "режиме слесаря, управляющего микроскопом", хоть это неправильно и некрасиво. Ну вот жизнь такая)
> Без понимания физики явления
Это я понимаю, значит на верном пути!)
no subject
> Вода нагревается поднимаясь по горячей трубе
в вашем расчете поднимается или вы видите эффект на практике? Вода поднимается за счет принудительной конвекции (работает внешний насос) или полностью за счет натуральной конвекции?
Выше вы написали "Т ротора не должна выходить за 100С, точнее чуть меньше даже. А уж сколько там в реальности не известно. Но точная Т не столь важна" — так вот Т важна и даже очень, потому что Т определяет движущую силу натуральной конвекции. Если вы не знаете локальное Т, которое может оказаться очень большим, то будет перегрев, тепловые напоряжения, и как результат кирдык процессу.
Т определяет градиент который входит в число Рэлея. (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE_%D0%A0%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D1%8F (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE_%D0%A0%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D1%8F)) Из числа Рэлея задает можно сосчитать коэфф.теплопереноса, который входит в уравнение баланса тепла. Разность Т растет, пока не начнется натуральная конвекция, но она может и не начаться т.к. зависит еще от вязкости, теплопроводности и характерных линейный масштабов, см. число Рэлея. Вам надо знать расход как ф-цию разности Т.
no subject
На практике вижу в системах отопления с естественной циркуляцией, когда без насоса движение теплоносителя обеспечивается матушкой Гравитацией. В моем случае я пытаюсь оценить величину. Например, я считал систему отопления в спец. польском софте, забыл название. Так вот софт умел учитывать прибавку гравитационной составлющей, скажем так. В картинке все то же самое — снизу подходит "обратка" с охлажденной водой, она нагревается в трубе и в ней же поднимается вверх. Имхо, здесь конвекции внутри такого малого объема трубы может и не быть, но вот гравитационная составляющая быть обязана. Но может быть задушена гидравлическим сопровлением и прочими вязкостями — это понятно.
Поэтому число Рэлея тут, кажется, не к чему приложить.
no subject
В системе отопления вода охлаждается, становится тяжелее и опускается. А у вас я радиаторов не вижу...
no subject
А та вода, что нагревается, становится легче и поднимается роли не играет?
> радиаторов не вижу
Опускается в других местах, через щели в пазах статора, или через доп. каналы по вншней стороне статора под оболочкой двигателя и т.д. Мне казалось, что должно быть понятно, что где-то она потом где-то возвращается.
no subject
> А та вода, что нагревается, становится легче и поднимается роли не играет?
именно это и называтся натуральной конвекцией. Если извне вы подталкиваете насосом нагретую воду чтобы она пошла наверх, то тем самым вы подключаете принудительную конвекцию.
Роль принудительной конвекции — охлаждение. Расход жидкости является параметром которым вы управляете напрямую, а разность температур то что вы получаете в результате охлаждения.
В случае натуральной конвекции все наоборот. Разность температур будет увеличиваться (локальный перегрев) и возникающий гдрадиент температур будет заставлять горячую жидкость (пар в случае перегрева) двигаться вверх подсасывая холодную жидкость. Управлять напрямую вы перегревом не можете, процесс очень нестабильный.
no subject
Турбинка маленькая, отверстие в валу тожн 4-5 мм, значит какого либо заметного расхода за счет конвекции нет.
no subject
> отверстие в валу тожн 4-5 мм
Там за счет давления этого рабочего колеса на 3000 об/мин приличный расход теплоносителя обеспечивается, поэтому там можно не учитывать просто гравитационную соствляющую.
no subject
Эти отверстия заполняются водой. Этот двигатель весь в воде, и снаружи его омывает перекачиваемая жидкость (синего цвета). Соотв. в этих сквозных отверстиях вода будет нагреваться и будет какой-то поток этой воды. Расход этой воды и нужно оценить.
no subject
Я так понимаю из чертежа, проектируете в SolidWorks? Там должен быть расчет всего. Приблизительный, но должен.
no subject
no subject
Интересно. Хотелось бы поговорить.
Может стоит задать свой оптимальный расход жидкости, уклон каналов, скорость вращения ротора?У меня в отопительной системе работают два самопальных Стирлинга. Честно говоря дерьмовато и требуют подзатыльников пока все не войдет "в режим".
А можно и измерительный макет соорудить. Из акрила. Недорого выйдет. Померять все, параметры покачать... )
no subject
> макет соорудить
Не, это штука весом под тонну. Да и потом — тут ведь будет сильная зависимость от диаметра проходного отверстия, т.е. на 30 тонких работать не будет, а на 6 большего сечения заработает. Поэтому нужна, упрощенно, формула)
no subject
> варьируя расход теплоносителя, управлять температурой ротора — софт это как раз умеет. Там все плюс-минус красиво получается — хоть реальности не соответствует
Красиво, но реальности не соответствует. Обычное дело всех расчетов. Картинки красивые, а по сути это туфта годная только для отчета бюрократии. Значит, числа надо брать из реальности, а не из расчета: измерить Τ как ф-цию расхода и прочих параметров и на эту кривую опираться.
no subject
> измерить Τ как ф-цию расхода
Мне надо наоборот, определить расход, пускай и в некоторых граничных условиях Т. Тем более, Т упадет в случае наличия движения теплоносителя. Но мне плюс-минус будет достаточно.
no subject
Люди начали строить тепловые машины (Уатт и Ползунов) задолго до появления атомно-молекулярной теории, понятия энтропии и уж тем более всякого софта, и эти машины работали, также как и простые расчеты этих машин на основе балансов флогистона-теплорода.
Воткните побольше подгоночных параметров, тяп-ляп, расчет совпал с экспериментом. Уравнения баланса верны всегда, это известно с времен Аристотеля.
no subject
Так в масштабе же. И будет опорная точка. Ну и творческой инженерной фантазии вам в помощь!
Как пишет коллега, "по сути это туфта годная только для отчета бюрократии"
Будьте инженером, а не рабом бюро-менагеров )))
Вот и найдете решение.
no subject
no subject
Ладно, ломать не дадут, весит тонну, бырократы ноют. Задайте свой отдельный нагнетатель со своими параметрами и убедите заказчика.
no subject
А зачем Стирлинг в системе отопления ?
no subject
no subject
Но не важно где считать — модель потом надо верифицировать, т.е. сверять с реальностью и отлаживать, чтобы она "работала правильно".
У Вас, к примеру, могут изменяться условия контакта со стенками если будут расти водоросли и т.п. И т.д.
no subject
Понял, мерсю.
> модель потом надо верифицировать
Это понятно, относительно легко проверить с двумя видами роторов и датчиками температур в верхнем и нижнем объеме дрыгателя. Ну в теории — если я доберусь до физической разработки погружного двигателя, то проверить будет очень интересно.
no subject
no subject
no subject
Прошу прощения, давайте лучше о роторах и статорах и системах охлаждения. Инфинитивы и спряжения оставьте специалистам. Поверьте, так будет лучше.
no subject
Спасибо за менторский тон, так не хватало этого.
no subject
Обращайетсь. Это вам не "матан", тут думать надо.
no subject
no subject
Вот, как раз недавно читал