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凯门富乐斯保温棉应用:包在壳里好还是壳外好?

1,内容简介

   对于从事热管理相关的从业人员来说经常会出现一个问题,保温棉包在物体壳外好,还是壳里好。今天我们通过两种不同的方法来验证一下,到底哪种才是最优的选择。我们简化问题模型,因为传热学中平板导热与圆柱壁面导热计算方式不一样,我们就同时用圆柱导热,与矩形导热来求解。我们计算四种状态,稳态圆柱发热导热,瞬态圆柱发热导热,稳态矩形发热导热,瞬态矩形发热导热。由于外壳和保温棉棉就是导热系数不同。所以我们给加热源包两层保温材料,通过互换其导热系数的属性来模拟包在壳里与壳外两种工况。

2,模型建模。

3,画网格

     这次用ansys中的稳态固体传热和瞬态固体转热,网格直接在workbench中的mesh来画。


在这之前我们先设置两个保温面的参数,由于只比较导热系数我们只设置两个不同的导热系数

材料

导热系数

BW1

0.03

BW2

0.1

热源

默认(steel)


注:这里没有网格共结点,通过差值计算的方式也可以传导热量。

4,求解设置

    稳态的边界条件

热源

1000w/m³  

上下六个面

绝热

侧面

5w/㎡*℃   环境-40℃

瞬态边界条件

热源

1000w/m³  

上下六个面

绝热

侧面

5w/㎡*℃   环境-40℃

时间

1800S

初始温度

25℃

矩形设置边界条件与原形相同,稳态除了不用设置时间都一样。我们通过将BW1和BW2的材料互换来模拟保温材料在壳内或者壳外

5,计算结果

圆柱瞬态

 



类型

保温最高温度℃

包壳里(圆柱瞬态1800S)

22.978

包壳外(圆柱瞬态1800S)

22.82

包壳里(圆柱稳态)

-26.871

包壳外(圆柱稳态)

-27.65


类型

保温最高温度℃

包壳里(矩形瞬态1800S)

23.472

包壳外(矩形瞬态1800S)

23.117

包壳里(矩形稳态)

-25.921

包壳外(矩形稳态)

-26.678

6,小结

       通过上述对比发现保温棉还是包在壳内的热源温度相对较高一些,案例中由于发热功率与对流换热系数设置问题,温差不是很大,但我们定性比较壳内效果确实要比壳外好一些。说明在布置保温棉时,结构空间允许的情况下还是布置在壳内会更好。

2

      上次留了一个小问题,关注的朋友回答的很棒,非常感谢一起讨论,今天再留一个小问题,最近在看一本叫图解传热学的书,里面有一个用于计算导热微分方程的量叫“α导温系数

                                a=λ/Cρ

λ导热系数与α导温系数具体的区别,和应用场景有哪些区别?欢迎留言讨论,一起学习。

这次模型很简单,模型链接就不放了

文章作者:CFD萧然。主要从事电池热管理工作。使用catia ,ansys ,amesin,CFD小学生一枚,对流体传热仿真感兴趣,将本人平时工作学习中了解的不了解的分享出来,希望找到志同道合的伙伴,一起学习,一起进步。



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