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Simulation-Warmeleitung.jpg

[IMG][/IMG]Hallo, ich probiere nun schon seit einigen Wochen  eine Thermisch-Eletrische Simulation mit Ansys. Dabei habe ich eine Hitzequelle auf einer Kunststoffplatte. Die Wärmeausbreitung auf der Platte soll simuliert werden.

Als Lasten habe ich freie Konvektion = 5 W/m²K und einen Emissionsgrad von 0,96 auf allen Oberflächen angebracht, mein Kunststoff leitet mit 0,46 W/mK [Wert vom Hersteller!] recht schlecht die Wärme. Umgebungstemp. =22°C.

Wenn ich jedoch die echten Proben vermesse, habe ich wenn der Heizer in der Mitte 100°C hat, am Rand der Probe 45°C, in meiner Simulaiton aber nur 30°C.
Übertrieben ausgedrückt, wenn ich in der Mitte 1000°C hab, sagt die Simulation dass ich am Rand (der gerade mal 1,5cm entfernt ist!) nur noch 75°C hätte. Mir geht es also nicht um die Hitzeentstehung im Widerstand, sondern um die "Wärmeübertragung" bzw. Wärmespreizung im Kunststoff, die in meiner Simulation viel zu gering ist.

Wo könnte mein Fehler liegen ?
- Ich habe ja ein stationäres Problem, kann es sein das dass Ergebnis in der Simulation einen Zeitpunkt nach z.b. 1sec darstellt und nicht im Stationären Zustand (also nach ein paar Tausend sekunden wenn sich ein Thermisches Gleichgewicht eingestellt hat?)
- Kann es sein dass bei Ansys die Radbedingung Konvektion die Strahlung beinhaltet ? 
- Brauche ich noch eine Strömungssimulation für die Konvektion, wenn ja mit welchem Tool?
  Oder eine Spähre mit Luft um das Teil ?

Ich freu mich über jede Idee oder Vermutung von euch!!!
Vielen Dank schonmal, Gruß Thomas

Bild der Simulation sollte im Anhang sein.

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Frage: Wenn ich die Strahlung in dem Modell weglasse, und nur Konvektion (= 5 W/mK)als Ranbedingung wähle bin ich schon viel näher an meinem Ergebnis.
wird mein Köper etwa soviel angestrahlt wie er abstrahlt ?
oder verträgt sich die Ranbedingung Strahlung nciht mit der Ranbedingung Konvektion ?
Viele hier im Forum vernachlässigen die Strahlung, aber eigentlich macht die doch einen recht großen Anteil vom Wärmestrom des Körpers an die Umgebung ?!
Falls einer eine Idee hat, ich wär euch echt dankbar!!!

Viele Grüße, Thomas

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Kann sein, dass im Versuch, die Lufttemperatur in einer engen Umgebung der Probe steigt und die  Ursache für die Diskrepanz ist?

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Grüße, Moe

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Bisher ist nichts dazu gesagt, wie der Heizer (??) seine Wärme auf die Platte überträgt. Kann es sein, dass die Wärmeübertragung vom Heizer auf die Platte im Modell besser ist als in der Realität?

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Vergleich.jpg Linie-Ruckseite.jpg

Hallo,
also die Lufttemperatur in der Umgebung (Klimatisierter Raum) ist eigentlich konstant 22°.
Die Platte steht senkrecht, und hat viel Raum um sich heraum. also sollte die erwärmte Luft sich da auch nicht anstauen sondern doch eigentlich schön nach oben weg ?
aber das nehm ich sonst als Erklärung warum es nicht klappt  

-> Kann es sein, dass die Wärmeübertragung vom Heizer auf die Platte im Modell besser ist als in der Realität?
Also der "Heizer" ist eine metallisierte Leiterbahn auf der Kunststoffplatte. Eigentlich nicht, denn im Modell(Ansys)ist die Temperatur höher als in der Realität/Messung, also in der Mitte zu hoch und am Rand ca.10° zu niedrig.
Ich Messe den Temperaturverlauf auf der Rückseite, hab das mal zur verdeutlichung als Bild angehängt.

[Diese Nachricht wurde von thomas-koenig am 19. Jun. 2012 editiert.]

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Bei der Messung (wenn man ihr trauen darf oder muss) ist offensichtlich die Wärmeleitfähigkeit besser als in der Rechnung.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Neue Idee, könnte es sein dass die anscheinend höhere wärmeleitung durch absorbtion von Strahlung aus der Umgebung kommt ? oder spielt das keine wesentliche rolle ?

Vielen Dank für eure Hilfe!

Viele Grüße, Thomas

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Hallo Thomas,

der Unterschied könnte daher kommen, dass du einen konstanten Wärmeübergangskoeffizienten angenommen hast. Dies ist in der Realität nicht der Fall. Wenn du ein genaues Ergebnis haben möchtest, musst du das ganze mittels CFD berechnen.
Gruss
Sebastian

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