ELCUT
Новый подход
к моделированию полей
Поиск по сайту

Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

ISO 10077-2:2017 Контрольный тест D.7 - Неподвижная рама глухого окна

Моделирование контрольного теста "D.7. Неподвижная рама глухого окна" из стандарта ISO 10077-2:2017*

Тип задачи:
Плоско-параллельная задача теплопроводности с граничными условиями конвекции.

Геометрия:
ISO 10077 коэффициент теплопередачи оконной рамы ISO 10077-2:2017 Контрольный тест D.7 - Неподвижная рама глухого окна Нулевой теловой поток EPDM ПВХ Полиамид Воздух dp=24 мм bf = 48 мм bp = 190 мм Tнаруж = 0°C Rs = 0.04 м²K/Вт Rs = 0.13 м²K/Вт Rs = 0.2 м²K/Вт Tвнутр = 20°C Калибровочнаятеплоизоляционнаяпанель

Ширина рамы bf = 48 мм
Ширина калибровочной панели bp = 190 мм.
Толщина калибровочной панели dp = 24 мм.

Исходные данные:
Теплопроводность EPDM (этилен-пропиленовый каучук) - 0.25 Вт/K·м.
Теплопроводность полиамида - 0.25 Вт/K·м.
Теплопроводность ПВХ (поливинилхлорид) - 0.17 Вт/K·м.
Теплопроводность калибровочной изоляционной панели λp = 0.035 Вт/K·м.
Внутренняя поверхность: температура воздуха Tвнутр = +20°C, поверхностное термическое сопротивление конвекции Rsвнутр = 0.13 Вт/K·м, в затененных участках (во внутренних углах рамы) Rsвнутр = 0.20 Вт/K·м
Наружная поверхность: температура воздуха Tнаруж = 0°C, поверхностное термическое сопротивление конвекции Rsнаруж = 0.04 Вт/K·м.

Задача:
Рассчитать эффективную (2D) теплопроводность L2D и коэффициент теплопередачи Uf рамы в соответствии с ISO 10077-2:2017*.
(эталонное значение эффективной теплопроводности L2D = 0.285 Вт/(м*К) )

Решение:
Согласно ISO 10077-2:2017 вычисления выполняются по следующим формулам:
Эффективная теплопроводность L2D = Поток тепла на метр глубины модели [Вт/м] / (Tвнутр - Tнаруж)
Коэффициент теплопередачи рамы Uf = (L2D - Upbp)/bf
Коэффициент теплопередачи калибровочной панели Up = 1/ (Rsвнутр + dpp + Rsнаруж)

В стандарте используется Rs - поверхностное термическое сопротивление на границе контакта с воздухом, обусловленое конвекционным механизмом теплообмена (в противоположность теплопроводности в месте контакта твердых тел). В ELCUT используется коэффициент конвекции - величина обратная поверхностному термическому сопротивлению, например:
αнаруж = 1/0.04 Вт/(К·м2).

Теплопроводность воздуха в полостях скорректирована для учета теплообмена излучением и конвективного теплообмена. Методика описана в стандарте. Вычисления выполняются в приложенном к задаче файле электронных таблиц Excel.

Результаты:
Распределение температуры и теплового потока.

EN ISO 10077:2012 D7 heat flux

Эффективная теплопроводность L2D = 5.69 / (20-0) = 0.284 Вт/(м·К).
Коэффициент теплопередачи калибровочной панели Up = 1/(0.13 + 0.024/0.035 + 0.04) = 1.169 Вт/(м2-К).
Коэффициент теплопередачи рамы Uf = (0.284 - 1.169*0.190) / 0.048 = 1.29 Вт/(м2-К).
Разница между посчитанным и эталонным значением менее 3%, что соответствует требованиям стандарта ISO 10077-2:2017.

  • Видео:
    00:00 Создание задачи в ELCUT.
    07:50 Настройка картины поля, вычисление теплового потока.
    9:40 Расчёт эффективной теплопроводности воздушных полостей
    11:30 Работа с калькулятором эквивалентной теплопроводности (документ Excel)
    17:25 Программный интерфейс ELCUT. Код программы в документе Excel

  • Скачать файлы задачи

    * ISO 10077-2:2017 Тепловые характеристики окон, дверей и жалюзи -- Расчет коэффициента теплопропускания. -- Часть 2: Численный метод для рам.

    ELCUT включён в Государственный реестр Российского программного обеспечения