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问题描述:
一内外直径分别为d1=180mm,d2=220mm的蒸汽管道,管外包邮一层厚为d3=120mm的保温层.蒸汽管道导热系数为40W/m*K,保温层导热系数为0.1W/m*k,管道内蒸汽温度为t1=300℃,保温层外壁温度为t0=25℃,两侧对流换热系数α1=100W/m2*K,α0=8.5W/m2*K,管道长度为L=100mm,求通过单位管长的热量和保温层外表面的温度.
理论计算:
由传热学基本理论得:
Q=(T1-T0)/(1/(2*PI*AP1*R1)+LOG(R2/R1)/(2*PI*LB1)+LOG(R3/R2)/(2*PI*LB2)+1/(2*PI*AP0*R3))=215.9W/m
Two=t0+Q/(2*PI*AP0*R3)=42.58℃
命令流程序:
/FILNAME,ZHENGQIGUANDAOCHUANRE
/PREP7
R1=0.09 (二维轴对称分析)
R2=0.11
R3=0.23
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L=0.1
LB1=40
LB2=0.1
T1=300
T0=25
AP1=100
AP0=8.5
ET,1,PLANE55 !二维热实体,具有四个节点,每个节点只有一个温度自由度
KEYOPT,1,3,1 !设置为轴对称分析:第一个”1”为材料号;第二个”3”指(Element behavior)K3;第三个”1”指Axisymmetric(0为plane)
MP,KXX,1,LB1 !定义蒸汽管道传热系数
MP,KXX,2,LB2
RECTNG,R1,R2,0,L !建立蒸汽管道矩形
RECTNG,R2,R3,0,L !建立保温层矩形
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AGLUE,ALL !粘贴
ESIZE,0.01,0 !定义单元划分尺寸
ASEL,S,,,1 !选择一号面
AATT,1,1,1 !给一号面附于材料属性
ASEL,S,,,3 !选择三号面
AATT,2,1,1
ALLSEL,ALL
MSHKEY,2 !映射单元划分选项 (0为自由划分;1为映射网格划分;2为如果可能则使用映射划分,否则使用自由网格划分,智能网格划分被抑制)
AMESH,ALL !划分网格
/PNUM,KP,0 !控制输出方式(也可用PLOT或POLTCTRLS_NUMBERING)
/PNUM,LINE,0
/PNUM,AREA,0
/PNUM,VOLU,0
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/PNUM,NODE,1
/PNUM,TABN,0
/PNUM,SVAL,0
/NUMBER,1
/PNUM,MAT,1
SFL,4,CONV,AP1,,T1 !在四号面上施加对流换热载荷,AP1为膜系数
SFL,6,CONV,AP0,,T0
FINISH
/SOLU
ANTYPE,STATIC
TIME,1 !定义求解时间
SOLVE
FINISH
/POST1 !进入后处理器
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SET,LAST !读入最后子步结果
FLST,2,15,1 !”2”为第二个参数;”15”为路径上有15个节点;”1”为节点编号
FITEM,2,1 !用POLTCTRLS_NUMBERING显示Y=0的节点,依次拾取
FITEM,2,3
FITEM,2,2
FITEM,2,35
FITEM,2,36
FITEM,2,37
FITEM,2,38
FITEM,2,39
FITEM,2,40
FITEM,2,41
FITEM,2,42
FITEM,2,43
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FITEM,2,44
FITEM,2,45
FITEM,2,34
PATH,RR2,23,30,20 !建立径向路径
PPATH,P51X,1
PATH,STAT
PDEF,TRR,TEMP,,AVG !向路径上映射温度分析结果
PLPATH,TRR !显示路径温度变化曲线图
PLPAGM,TRR,1,BLANK !显示径向温度分布云图(二维)
PLNSOL,TEMP,,0 !显示径向温度分布云图(三维)
/EXPAND,27,AXIS,,,10 !扩展至3/4圆柱体:”10”为每10度为单位,”27”为27*10=270度即3/4圆柱;AIXS是关于Y轴做如上旋转扩展
PLNSOL,TEMP,,0 !显示维度分布云图
/EXPAND
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*GET,TWO,NODE,34,TEMP !获取蒸汽管道外壁34号节点的温度
NSEL,S,LOC,X,R1 !选择所有X坐标为R1的节点,即管道内表面
ESLN !选择依附于上条命令所选节点的单元
ETABLE,HT1,HEAT !生成一个单元表
SSUM !计算热损失
*GET,HT,SSUM,,ITEM,HT1 !获取热参数
PI=3.1415926 !理论计算
QF=(HT)/L
LQ=(T1-T0)/(1/(2*PI*AP1*R1)+LOG(R2/R1)/(2*PI*LB1)+LOG(R3/R2)/(2*PI*LB2)+1/(2*PI*AP0*R3))
LTWO=T0+LQ/(2*PI*AP0*R3)
TER=1-LTWO/TWO
QER=1-LQ/QF
*STATUS,PARM !列出所有参数
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PARAMETER STATUS- ( 44 PARAMETERS DEFINED)
(INCLUDING 26 INTERNAL PARAMETERS)
NAME VALUE TYPE DIMENSIONS
AP0 AP1 HT L LB1 LB2 LQ LTWO PI QER 8.50000000 100.000000 21.5958285 0.100000000 40.0000000 0.100000000 215.886634 42.5751537 3.14159260 3.317851283E-04 SCALAR
SCALAR
SCALAR
SCALAR
SCALAR
SCALAR
SCALAR
SCALAR
SCALAR
SCALAR
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QF 215.958285 SCALAR
R1 9.000000000E-02 SCALAR
R2 0.110000000 SCALAR
R3 T0 T1 TER TWO 0.230000000 25.0000000 300.000000 1.369849885E-04 42.5809866 SCALAR
SCALAR
SCALAR
SCALAR
SCALAR
