Обогрев стекла
Оконное стекло обогревается пленочным электрическим нагревателем.
Тип задачи
Плоско-параллельная задача теплопроводности.
Геометрия
Дано
Толщина пленки t = 0.01 мм, тепловая мощность q = 0..1000 Вт/м².
Теплопроводность стекла 1 Вт/м*K, теплопроводность пленки 4 Вт/м*K.
Температура воздуха в помещении +20°C, коэффициент теплоотдачи* 8.7 Вт/(K·м²)
Температура воздуха снаружи -15°C, коэффициент теплоотдачи* 23 Вт/(K·м²)
Задание
Рассчитать температуру стекла, как функцию от мощности нагревателя q.
Решение
В ELCUT мы задаем объемное тепловыделение, которое можно посчитать по формуле:
Объемное тепловыделение [Вт/м³] = Мощность нагревателя q [Вт/м²] / Толщина пленки t [м].
На основе базовой задачи, с помощью утилиты LabelMover, была создана и решена серия задач с разной мощностью нагревателя. Также LabelMover автоматически измерял температуры на внутренней и внешней сторонах стекла.
Результат
При мощности нагревателя 200 Вт/м² температура на внешней стороне стекла становится положительный и лед начинает таять.
При мощности нагревателя 450 Вт/м² температура на внутренней стороне становится выше температуры точки росы**.
При мощности нагревателя свыше 700 Вт/м² температура на внутренней поверхности стекла уже превышает температуру воздуха внутри помещения.
Распределение температуры в стекле при мощности нагревателя 450 Вт/м² показано на картинке. Температуры в LabelMover отображаются в Кельвинах.
Ссылки:
* СП 50.13330.2012.
** Википедия, Точка росы.