KOMIN ŻELBETOWY - ANALIZA TERMICZNA

Rys.1. Komin

Dla danego komina o wysokości H=54m obliczyć rozkład temperatury w ścianie komina w przekroju przy wlocie w warunkach zimowych. ściana komina jest trójwarstwowa i składa się z wykładziny -- 12 centymetrowej warstwy cegły szamotowej, izolacji cieplnej -- 12 centymetrowej warstwy wełny mineralnej i części nośnej -- płaszcza żelbetowego o grubości 34cm w poziomie terenu, 26cm przy wylocie.

Współczynniki przenikalności cieplnej dla kolejnych warstw:

  1. cegła szamotowa L1=0.97 W/m*K,
  2. wełna żużlowa L2=0.06 W/m*K,
  3. żelbet L3=1.74 W/m*K.
Temperatura zewnętrzna zimą tz=-25oC, normalna temperatura gazów spalinowych przy wlocie do komina tw=190oC (współczynnik awaryjnego podwyższenia temperatury gazów wynosi 20%). Temperaturę na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni obliczono na podstawie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody k (W/m2*K), różnicy temperatur dt=tw - tz, współczynnika napływu Ln=13.4 W/m2*K i współczynnika odpływu Lo=8 W/m2*K. Wynoszą one odpowiednio tze=-14.9oC twi=222.5oC

Ze względu na osiową symetrię komina do obliczeń wzięto dziesięciostopniowy wycinek komina, którego powierzchnię podzielono na 330 węzłów i 580 elementów. Niewiadoma w węźle jest jedna, jest nią temperatura (bez względu na wymiar przestrzenny zadania). Temperatura działająca na ścianę zewnętrzną i wewnętrzną to warunki brzegowe z zadaną temperaturą. Zadanie rozwiązujemy klasycznym algorytmem statyki, pamiętając, że niewiadomymi są temperatury w węzłach (a nie jak w statyce przemieszczenia).

Rys.2. Przyjęty model obliczeniowy.

ROZPOCZĘCIE PRACY
$ feas - wejście do systemu feas,
FEAS> - system zgłasza gotowość do pracy,

OPIS KONSTRUKCJI
FEAS> ok - wejście do podsystemu OK - Opis konstrukcji,
podaj rodzaj konstrukcji t2-i - t2-i symbol izotrop. rozkładu temp. na płasz.,

wczytanie siatki elementow
OK> pl-pi w-1 e-1 2.44 1.86 10 10 29 - wygenerowanie siatki węzłów i elementów na powierzchni wycinka pierścienia o promieniu zewnetrznym 2.44m, promieniu wewnętrznym 1.86m, kąt wycinka 10 stopni, podział wzdłuż obwodu na 10 odcinków, podział wzdłuż promienia na 29,
liczba wygenerowanych : węzłów =330, elementów=580

wczytanie danych materialowych
OK>m zelbet
MAT:Cw=0 ?> 1.74 - wpisujemy współczynnik przewodności cieplnej materiału,
OK>m welna
MAT:Cw=0 ?> 0.06
OK>m cegla
MAT:Cw=0 ?> 0.97

przyporządkowanie materiału elementom
OK>pe e-1 do e-340 zelbet
OK>pe e-341 do e-460 welna
OK>pe e-461 do e-580 cegla

wpisanie warunków brzegowych z obciążeniem termicznym
OK>wb w-1 do w-11 ux -14.9
OK>wb w-320 do w-330 ux 222.5

WYJŚCIE Z PODSYSTEMU OK - ROZWIĄZANIE ZADANIA
OK>zap komin - zapisanie danych do zadania do pliku komin,
TYTUL> Rozklad temperatury
OK>.. - wyjście z posystemu OK,
FEAS> ro s - rozwiązanie zadania (statyka),

GRAFICZNA PREZENTACJA WYNIKÓW - PODSYSTEM GRAF
FEAS>graf - wejście do podsystemu,
GRAF>si/kn - rysowanie konturu,
GRAF>wr p ux - rysowanie warstwic temperatury,
GRAF>.. - wyjście z podsystemu,
FEAS> .. - zakończenie pracy z systemem,

Otrzymane wyniki -- warstwice rozkładu temperatury.

Rys.3. Warstwice rozkładu temperatury w ścianie komina.