MerklT
2019-11-13 17:54:51 UTC
Tengo un modelo de simulación de un tanque de almacenamiento de agua caliente cilíndrico. La pérdida de calor está determinada por el área de la superficie y el coeficiente de transferencia de calor.
Se validó una configuración del tanque de almacenamiento con 900 litros con un escenario real.
Ahora me gustaría probar cómo cambia el escenario cuando el tanque de almacenamiento crece. Por lo tanto, mi superficie se vuelve más grande, pero no sé si el coeficiente de transferencia de calor también cambia.
¿Un tanque de almacenamiento más grande generalmente mejora el aislamiento para que cambie el coeficiente de transferencia de calor?
Un tanque más grande se enfriará más lentamente debido a que tiene una relación de superficie a volumen más baja, con el mismo coeficiente de transferencia, si nada más ha cambiado.
Sí, el HTC es una función de la geometría del sistema, las propiedades del fluido y el flujo y, por supuesto, $ \ Delta T $, cómo encontrarlo es realmente largo. Un tanque de almacenamiento más grande generalmente no mejora el aislamiento, hay un radio crítico.
@JonathanRSwift No estoy de acuerdo con usted, cuanto más grande es el tanque, mayor es el área, por lo que mayor pérdida de calor se produce por convección. Como mencioné antes, existe un radio crítico. Y el HTC no sigue siendo el mismo.
@SamFarjamirad Gracias por su respuesta detallada. Si lo he entendido correctamente, un tanque de almacenamiento de calor más grande con el mismo aislamiento provocará un cambio de HTC debido a la geometría del sistema cambiada. ¿Sería significativo este cambio si la relación entre el radio y la altura permaneciera igual?
Eso es algo que tienes que calcular para saber, estoy muy ocupado estos días, de lo contrario lo haría con mucho gusto por ti, espero que otros usuarios contribuyan.
https://i.imgur.com/PJzFBus.png @SamFarjamirad: el área de la superficie aumenta más lentamente que el volumen, para objetos con la forma y el tamaño de un tanque de agua. Esto significa que la energía total en el sistema aumenta más rápido que la tasa de pérdida de energía. Imagine un tanque a 100 ° C por encima de la temperatura ambiente, que cae a 50 ° C en un tiempo establecido. Ha perdido energía y el cambio de temperatura está relacionado con esta pérdida y el volumen. Un tanque más grande con 8 veces el volumen pero 4 veces las pérdidas puede perder 4 veces más energía, pero solo experimenta la mitad del cambio de temperatura.
@SamFarjamirad: parece estar pensando en el radio crítico de aislamiento https://www.quora.com/What-is-critical-radius-in-insulation Esto es diferente, porque el área de la superficie sigue aumentando, pero el volumen de líquido (y por tanto la energía inicial en el sistema) permanece constante. Este * no es el mismo problema *.
El coeficiente de transferencia de calor es independiente del área de la superficie, y se relaciona solo con las propiedades de la interfaz; si solo cambian las dimensiones, esto permanecerá constante. Si el tanque más grande tiene un material diferente o está en un lugar con más viento, cambiará.
@JonathanRSwift Por supuesto que lo confundí con el aislamiento, tenías razón, pero sobre el coeficiente y su relación con la geometría dudo que siga siendo el mismo. En las cartas de Heissler distinguimos los cilindros finitos y semifinitos.
Si aumenta el tamaño del tanque con el mismo material, entonces el área de la superficie cambia. Pero el htc no piensa en sus unidades ...