双层圆筒壁热传导分析：方法与实例研究

传热过程是由热传导、热对流及热辐射三种基本传热方式组合形成的。本文介绍双层圆筒壁的热传导分析。

一、问题描述

二、计算结果

(1) 不锈钢钢管和保温层 

(2) 不锈钢钢管

图1 不锈钢管和保温层的温度云图

图2 温度梯度云图 

图3 热通量云图

五、命令流

kx1=16        !钢管导热系数

kx2=0.2       !保温层导热系数

r1=20e-3       !钢管内径

r2=25e-3       !钢管外径

r3=55e-3       !保温层外径

L12=10e-3     !高度

t1=350        !钢管内壁温度

t3=100        !保温层外壁温度

pi=acos(-1)

!单位长度热损失

QL=2*pi*(t1-t3)/(LOG(r2/r1)/kx1+LOG(r3/r1)/kx2)

dt1=QL/(2*pi)*LOG(r2/r1)/kx1

t2=t1-dt1           !钢管外表面温度

!---------------------

/PREP7

ET,1,PLANE77         !热单元或PLANE55

KEYOPT,1,3,1         !轴对称

MP,KXX,1,kx1         !钢管导热系数（热导率）

MP,KXX,2,kx2         !保温层导热系数（热导率）

RECTNG,r1,r2,0,L12,    !钢管几何面

RECTNG,r2,r3,0,L12,    !保温层几何面

NUMMRG,KP,,,,LOW    !合并关键点

NUMCMP,ALL         !压缩编号

/PNUM,LINE,1

/PNUM,AREA,1

ESIZE,1e-3,0,          !单元尺寸

MSHAPE,0,2D

ASEL,S,,,1

AATT,1,,1,0,      !指定钢管材料属性

ASEL,S,,,2

AATT,2,,1,0,      !指定保温层材料属性

MSHKEY,1

ALLSEL,ALL

AMESH,ALL

DL,4,,TEMP,350,0      !左侧温度

DL,6,,TEMP,100,0      !右侧温度

FINISH

/SOLU

ALLSEL,ALL

SOLVE

FINISH

/POST1

PLNSOL,TF,X,0        !热通量W/m2

PLNSOL,TEMP,,0      !温度云图℃

PLNSOL,TG,X,0       !温度梯度℃/m

ASEL,S,,,1

ALLSEL,BELOW,AREA

PLNSOL,TEMP,,0       !温度云图℃

LSEL,S,,,4         !选择线L4

LPLOT            !显示线

NSLL,S,1          !节点依附到线

NPLOT            !显示节点

FSUM,0,ALL       !计算热流量-3.970434/L12=397

Q1=3158.3*(2*pi*r1)*L12  

Q3=1148.9*(2*pi*r3)*L12

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