問題の設定
この調査の主な目的は、対流放熱器内のプレート間の距離が熱交換器の出口の温度と空気速度に与える影響を調べることです。調査ツールは PHOENICS です。対流放熱器のプレートのパラメータは、図1に示されています。このようなプレートを直列に接続することで、サイズ δ のみが異なる、それぞれの対流放熱器モデルを作成できます。
図 １: 対流放熱器プレートのパラメーター (δ = 9, 6, 4 and 1.5 mm)
環境空気の温度は 200℃ に設定されています。プレートが接続される部分には鋼鉄シリンダー (直径 20 mm、長さ 70 mm) が形成され、その温度は 800℃ です。プレート材料の熱伝導率は 43 W/(m K) です。数値シミュレーションの結果は MathCad によって処理され、対流器のプレート ステップの最適な選択が決定されます。
数値シミュレーション
システム内の対流熱と環境空気熱の交換は、PHOENICS を使用して調査されました。調査の主な段階は次のとおりです。
・VR エディターでモデルの作成
・境界条件の設定
・Vグリッドの作成
・果の分析とMathCad用データの準備
シミュレーションの結果とMathCadでの処理
図 ２: MathCad ファイル結果のデータ処理リスト
対流器のプレート間の距離は 9 mm です
図3: グリッド付近の温度分布
図４: 対流器表面の温度分布と対流器内の速度
図５: 対対流器出口の温度分布と速度分布
プレート間の段差が 1.5 mm から 10 mm の対流放熱器をシミュレートしました。表 1 にサンプル結果を示します。
表1: コンベクターパラメータ
まとめ
こ計算されたデータから、比熱流束と熱源の体積密度のより高い値が得られることから、プレート間の段差が 7 mm の熱交換器が最適なタイプであると結論付けられました。
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