Готовые лабораторные работы в программах типа ansys и matlab

Лабораторная работа № 1
Планирование и проведение экспериментальных исследований теплогидравлических характеристик теплопередающих поверхностей теплообменных аппаратов

Цель работы:
1. Изучение методов планирования экспериментальных исследований теплогидравлических характеристик теплопередающих поверхностей и теплообменных элементов.
2. Приобретение практических навыков при проведении экспериментальных исследований.
3. Изучение методики и получение экспериментальных значений критериев Нуссельта, коэффициентов теплоотдачи, коэффициентов сопротивления по длине, потерь давления.

1.3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться со схемой экспериментального стенда, составом имеющихся измерительных приборов, уровнем их погрешности, расположением ручек и кнопок схемы электрической коммутации, инструкцией по ТБ.
2. Установить в зону исследований (рис. 1.3) основного корпуса пакета теплообменный элемент, состоящий из базовых насадок (теплопередающих поверхностей) и по отдающей и по воспринимающей средам.
3. Закрыть вентиль на выходе из ресивера высокого давления и открыть на его входе.
4. Включить компрессор и накачать в ресивер воздух до требуемого давления.
5. Затем выключить компрессор и закрыть вентиль на входе в ресивер.
6. Плавно открыть вентиль на выходе из ресивера, предварительно при помощи реостата, задать температуру подогрева газа.
7. Снять показания приборов для заданного расхода сжатого воздуха.
8. Определить по приведенной выше методике расчетные и экспе-риментальные значения критериев Нуссельта, коэффициентов теплоотдачи, коэффициентов сопротивления по длине, потерь давления.
9. Сравнить экспериментальные и расчетные значения и определить погрешность. Если погрешность не превышает допустимую можно переходить к исследованию заданной насадки.
10. Устанавливаем в зону исследований (рис. 1.3) основного корпуса пакета теплообменный элемент, состоящий из исследуемой насадки (теплопередающих поверхностей) по отдающей среде и базовой насадки (теплопередающих поверхностей) по воспринимающей среде.
11. Повторяем эксперимент по пунктам 3-8, определяя экспериментальные значения критериев Нуссельта, коэффициентов теплоотдачи, коэффициентов сопротивления по длине и потерь давления для различных значений расходов сжатого воздуха.

1.4. Содержание отчета

1. Указать название и цель работы.
2. Привести чертежи исследуемых теплопередающих поверхностей.
3. Привести расчетные и экспериментальные значения критериев Нуссельта, коэффициентов теплоотдачи, коэффициентов сопротивления по длине, потерь давления для исследуемых теплопередающих поверхностей.
4. Дать сравнительную оценку теплогидравлических характеристик исследуемых теплопередающих поверхностей.


Практическая работа № 1
Численные методы решения систем алгебраических
уравнений при расчете узлов тепловых схем
теплотехнических систем

Цель работы:
1. Знакомство с численными методами решения систем алгебраических уравнений (САУ) при решении задач расчета узлов тепловых схем теплотехнических систем (ТТС).
2. Разработка математической модели узла тепловой схемы, алгоритма и программы, реализующих один из численных методов при его расчете.
3. Решение задач исследования САУ при помощи средств MATLAB.

Порядок выполнения работы

1. Разработать математическую модель заданного узла тепловой схемы в виде системы алгебраических уравнений.
2. Разработать программу для решения САУ одним из описанных выше методов (например, на языке Pascal) и провести численное моделирование с получением приближенного (~) значения искомого решения .
3. Решить эту же задачу средствами MATLAB, где в качестве результатов получить искомое «точное» решение .
4. Оценить адекватность численной модели узла тепловой схемы путем сравнения приближенного решения с точным.

Варианты заданий

Задание 1.1. Разработать математическую модель узла тепловой схемы в виде САУ вида A x=b и решить методом простой итерации (=110-3).
Задание 1.2. Решить САУ методом Зейделя (=110-3).

Варианты 1-6. Для узла тепловой схемы в виде трехзонного поверхностного подогревателя (рис. 6) найти: GП, hВК-ОП(tВК-ОП), hОД(tОД). Греющий пар подводится к зоне охлаждения пара (ОП), после охдаждения в которой конденсируется собственно в зоне поверхностного подогрева (ПП), и затем переохлаждается в зоне охлаждения дренажа (ОД). Вода последовательно нагревается в ОД, ПП, ОП. В ОД также сливается дренаж GД, с температурой равной температуре насыщения греющего пара tДН=tS=f(PПН). Построить график аналогичный рис. 1.б.



Варианты 7-12. Для узла тепловой схемы в виде двухзонного поверхностного подогревателя и точки смешения (рис. 7) найти: GП, GВ, hВН-ОД(tВН-ОД), hОД(tОД). Греющий пар подводится к зоне собственно поверхностного подогрева (ПП), в которой конденсируется, затем переохлаждается в зоне охлаждения дренажа (ОД). В ПП также сливается дренаж GД, с предвключенного теплообменника. Переохлажденный конденсат сливается каскадно в точку смешения (СМ). Основной конденсат (ОК) после смешения последовательно нагревается в ОД, ПП.



Варианты 13-18. Для узла тепловой схемы в виде двухзонного поверхностного подогревателя высокого давления ПВД-1 и однозонного ПВД-2 (рис. 8) найти: расходы греющего пара GП1, GП2, а также hВК-ПВД1(tВК-ПВД1). В ПВД-1 греющий пар подводится к зоне охлаждения пара (ОП), затем конденсируется в зоне собственно поверхностного подогрева (ПП). В ПП ПВД-1 дополнительно сливается дренаж пара GД. ПВД-2 состоит только из зоны ПП. Воспринимающая вода (В) последовательно нагревается в ПВД-2, а затем в ПВД-1.

Варианты 19-24. Для узла тепловой схемы в виде испарительной установки (И) и двухзонного поверхностного подогревателя низкого давления (рис. 9) определить расход греющего пара GП, который подается на испарительную установку (И), расход вторичного насыщенного пара GВП, а также расход продувочной воды GПРВ на выходе из испарительной установки. Определить hВК-ОД= hОД(tОД). В зоне ПП ПНД пар конденсируется, затем переохлаждается в зоне охлаждения дренажа (ОД). Вторичный пар в испарителе образуется из добавочной воды (ДВ) с расходом GДВ и давлением PДВ. Неиспарившаяся часть воды сливается с продувкой расхода GПРВ.




Варианты 25-30. Для узла тепловой схемы в виде однозонных поверхностных подогревателей низкого давления ПНД-1 и ПНД-2, насосов и точек смешения (рис. 10) определить расходы греющего пара GП1, GП2. Найти также расходы и энтальпии (температуры) нагреваемого конденсата в точках смешения СМ2 GК_СМ2, hК-СМ2(tК-СМ2), и СМ1 GК_СМ1, hК-СМ1(tК-СМ1), соответственно. ПНД-1 и ПНД-2 состоят каждый только из зоны собственно поверхностного подогрева (ПП), где греющий пар конденсируется. Конденсат пара от ПНД сливается при помощи дренажных насосов ДН-1 и ДН-2 по предвключенной схеме в соответствующие точки смешения (СМ). Основной конденсат (К) последовательно нагревается в ПНД-2, затем в ПНД-1.


Лабораторная работа № 9
СТАТИЧЕСКИЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СРЕДСТВАМИ ANSYS

Цель работы
1. Знакомство с основными возможностями метода конечных элементов и этапами работы в программе ANSYS.
2. Используя мастер расчетов ANSYS, провести конструкционный анализ, найти напряжения, деформацию и запас прочности конструкции.
3. Определить возможность эксплуатации исследуемой конструкции в заданных условиях.
Варианты заданий
Задание 9.1. Используя мастер расчетов ANSYS, провести конструкционный анализ, найти напряжения, деформацию и запас прочности детали конструкции. Геометрическая модель детали построена в CAD-программе (SolidWorks) и сохранена в файле Parasolid формата *x_t.
Предполагается исследовать деталь в условиях внешнего (или внутреннего) давления 10 МПа (1e+7 Па), закрепленную на границах.
Деталь выполнена из стали (алюминиевого сплава).
Задание: Убедиться, что деталь можно эксплуатировать при заданных условиях.
Порядок выполнения работы

1. После загрузки программы ANSYS Workbench получаем следующий вид рабочего стола среды Workbench (закладка ).

Лабораторная работа № 10
СТАТИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВОЙ АНАЛИЗ ТЕПЛООБМЕННОГО ЭЛЕМЕНТА МЕТОДОМ КЭ СРЕДСТВАМИ ANSYS

Цель работы:
1. Знакомство с основными возможностями метода конечных элементов в рамках статического теплового анализа в программе ANSYS.
2. Используя мастер расчетов ANSYS, провести стационарный (установившийся) тепловой анализ (Steady-State Thermal) теплообменного элемента, найти распределение температур по поверхности, для различных граничных условий.
3. Найти полный тепловой поток, направленный тепловой поток для различных граничных условий.

Варианты заданий
Задание 10.1. Используя мастер расчетов ANSYS, провести стационарный (установившийся) тепловой анализ, найти распределение температур по поверхности теплообменного элемента. Геометрическая модель детали построена в CAD-программе (SolidWorks) и сохранена в файле Parasolid формата *.x_t
Предполагается исследовать теплообменный элемент при различных заданных граничных условиях:
– для внешней Т=22°С и внутренней поверхности Т=90°С;
– для правого ребра Т=22°С и левого ребра Т=90°С.
Деталь выполнена из стали.

Практическое занятие № 5
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА, ОБРАЗОВАННОГО СПИРАЛЬНЫМИ ТРУБКАМИ
Цель работы. Провести газодинамический расчет межтрубного пространство, образованного спиральными трубками, выполнить обработку и анализ полученных результатов.
Порядок выполнения поставленной задачи В рассматриваемой задаче построение геометрически точной модели потока, движущегося через межтрубное пространство, образованное спиральными трубками, является достаточно сложной операцией. Поэтому в среде DesignModeler (закладка ) ANSYS CFX будем импортировать непосредственно модель спирали, а модель потока будет получена при помощи операции Enclosure (Вложение). 1. Запускаем программу ANSYS. 2. После загрузки программы ANSYS Workbench получаем следующий вид рабочего стола среды Workbench (закладка ) рис.1.