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Hallo zusammen,

ich versuche gerade in meiner Abschlussarbeit eine FEM-Berechnung mit Algor durchzuführen. Darin möchte ich

1. Die Temperaturverteilung im Bauteil darstellen und berechnen.
  Eine Bauteil als Wärmequelle (Heizwendel o.ä.) -> Wärmeübertragung auf den Rest des Bauteils
2. Die Erwärmung des Wassers simulieren die durch das Bauteil fließt.

Für den Anfang wäre ich mit der Berechnung von Punkt 1 zufrieden, FluidFlow bzw Multiphysics zu berechnen wird denke ich schwierig.

Meine Frage bezieht sich nun auf die genaue Vorgehensweise. Wähle ich erstmal Stationäre Temperaturverteilung als Berechnungart, wie muss ich genau Wärmestrom, Konvektion usw. auf die Flächen geben. Tappe da im Moment etwas im Dunkeln.

Gruß
Felix

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Hallo Felix,
um eine genaue Aussage machen zu können, wäre es notwendig, etwas mehr über die Aufgabenstellung zu erfahren. Ist die Wärmeerzeugung zeitlich variierend, welche Materialien werden verwendet (Kennlinien) usw.
Bin gerne bei der Lösung des Problems behilflich.
Viele Grüße aus Frankfurt
Werner

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Guten Morgen Werner,

erstmal vielen Dank für dein Hilfsangebot. Gebe jetzt erstmal ein paar Infos zum Bauteil, hierbei handelt es sich um ein Heizungs-Strangpressprofil mit innenliegendem Rohr zur Wassererhitzung aus einer Alulegierung (6063 T5). Aussen befinden sich zwei in zwei kleinen Profilen, eingebettet in Magnesiumoxid, eingebaute Heizdrähte aus Aludirome (OCrAl5). Bei der Materialwahl dürfen es auch Alternativmaterialien sein, so nehme ich anstelle von 6063 T5 zum Beispiel 6063 T6, die thermischen Eigenschaften ähneln sich ja sehr. Den gleichen Werkstoff nehme ich für die Heizdrähte/Heizstäbe (verwende als Bauteil einfach einen Stab und vernachlässige die darum gewickelten Drähte), dieser ist in der Algor-Materialdatenbank ja enthalten. Die Daten für das Magnesiumoxid habe ich bei google gefunden:
Massendichte: 3,585 g/cm³
Wärmeleitfähigkeit: 58,52 W/(m*K)
Spezifische Wärme: 873,6 J/(kg*K)
Die Wärmeerzeugung ist zeitabhängig (einmal kurz vorheißen, kurz Pause, ca. 60 sec heizen). Für das Material ist die Wärmeerzeugung als unkritisch zu bezeichnen, dass heißt bei Überschreitung einer gewissen Temperatur schaltet eine Sicherung das Heizelement ab. Bin mir jetzt nicht sicher was ich wo für Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung auftrage. Das Bauteil habe ich symmetrisch schon möglichst klein zerschnitten. Die Heizleistung beträgt pro Heizstab 700 W.

Im zweiten Schritt würde ich gerne, falls möglich, die Wassererwärmung simulieren. Während des Durchflusses vom Wasser durch das Heizelement wird das Wasser ca. von 21 °C auf ca. 95 °C erhitzt. Besteht die Möglichkeit Wasser als Part einfach noch in das Bauteil einzubauen und diesem Wassereigenschaften zuzuweisen? Welchen Analysetyp muss ich wählen?
Vielen Dank für deine Hilfe schonmal!
Schönen Gruß aus dem Sauerland
Felix

[Diese Nachricht wurde von Xilef am 23. Jun. 2010 editiert.]

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Hallo Felix,

da die Wärmeerzeugung zeitabhängig ist, ist die Verwendung der transienten Wärmeübertragungsanalyse (Transient Heat Transfer) erforderlich. Für die Wärmequellen (Heizstäbe)musst Du dann sowohl den Wärmefluss als auch die Lastkurve (Ein- und Ausschaltzeiten) angeben.

Die Wassererwärmung kannst Du über die Menüfunktionen Netz - Fluiderzeugung - Intern simulieren. Nach Auswahl der Oberflächen, die die Wärme an das Wasser abgeben, kann man die Parameter für die Konvektion, Wärmefluss und Abstrahlung eingeben. Diese können ggf. auch temperaturabhängig sein. Diese Werte sind Material- und Oberflächenabhängig und müssten in einschlägigen Tabellen (z.B. von Heizungsbauern bzw. Heizanlagenhersteller) auffindbar sein. Zuvor solltest Du aber unbedingt die Hilfeanleitung lesen. Diese ist zwar leider im Augenblick (noch) in englisch, aber gut verständlich.

Die Analyse des durchfliessenden Wassers geschieht, wie Du bereits richtig erkannt hattest, mit Multiphysics (gekoppelte Wärme und Strömungsanalyse). Beim Vernetzen kann man das Wasser (im Rohr) als Bauteil definieren (durch Angabe der Rohrfläche, Zufluß und Abfluß).
Hast Du softwaremäßig die Möglichkeit, Multiphysics anzuwenden?

Generell würde ich Dir anraten, in dem integrierten Tutorial die Beispiele für die Wärmeübertragung durchzuarbeiten. Diese erläutern die Zusammenhänge von Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung ganz gut.

Hoffentlich konnte ich Dir ein wenig helfen.
Viele Grüße
Werner

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Hallo Werner,

vielen Dank erstmal für deine Antwort. Habe einmal versucht die Menüfunktion Netz- Fluiderzeugung zu benutzen, dabei tritt folgende Fehlermeldung:

"Die Fluiderzeugung ist bei diesem Modell nicht unterstützt, das es nicht genug Topologiedaten enthält. Das Reparieren/Vernähen muss beim Modellimport eingeschaltet werden, um die nötigen Toplologiedaten zu generieren."

Wo stelle ich das beim Modellimport ein? Eine weitere Frage hab ich zu den gekoppelten Wärme und Strömungsanalysen: Woran sehe ich ob ich Multiphysics überhaupt nutzen kann, bin mir da jetzt nicht sicher.

In die intergrierten Tutorials habe ich schonmal reingeschaut, werde die aber jetzt mal komplett durcharbeiten.
Was mir noch ein wenig Kopfzerbrechen bereitet ist die Wärmestrahlung, nach Auswahl der Flächen (welche wählt man überhaupt aus) kann man nur einen Wert eingeben. Hinter diesem steht dann nur Einheiten. Was für eine Angabe wird da verlangt?

Vielen Dank und schönes Wochenende

Felix

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Hallo Felix,
das "Vernähen" (schlechte Übersetzung für "knitting", geh mit diesem Suchwort auch nochmal für weitere Erklärungen in die Hilfe) stellst Du gleich beim Öffnungsfenster der Zeichnung mit dem Button "Optionen" ein.
Welche Analysen Du überhaupt ausführen kannst, siehst Du u. A. im Browser auf der linken Seite, wenn Du die "Analyseart ändern" anklickst.
Welche Einheiten meinst Du?
Viele Grüße
Werner

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