Wykorzystanie metody elementów skończonych w rozwiązywaniu problemów związanych z zagadnieniami przewodnictwa cieplnego

• Autorzy: Psiuk B. , Witek J. , Podwórny J.

Warianty tytułu

EN

Utilization of the finite elements method for solving problems connected with heat conductivity

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł pokazuje przydatność metody elementów skończonych w modelowaniu praktycznych problemów związanych z przepływem ciepła i naprężeniami termicznymi. Zaprezentowano rozwiązanie konkretnego problemu przemysłowego, polegającego na weryfikacji krzywych rozgrzewania obmurza kadzi stalowniczej i doboru materiałów odpowiednich dla określonych warunków termomechanicznych, w których ma ona być eksploatowana. Przedstawiony został również przykład wykorzystania wspomnianej metody obliczeniowej w projektowaniu eksperymentu laboratoryjnego, mającego na celu zaprojektowanie skrzynki izolacyjnej, tak aby uzyskać zadaną szybkość chłodzenia umieszczonej w niej kształtki magnezytowej. Ten przykład posłużył do intuicyjnego zobrazowania samej idei metody elementów skończonych. W prezentowanych obliczeniach korzystano z oprogramowania własnego, opracowanego w Oddziale Materiałów Ogniotrwałych ICiMB w Gliwicach oraz komercyjnie dostępnego oprogramowania Comsol Multiphysics.

EN

This article shows the usability of the finite elements method for problems related to heat transfer and thermal stress. An example of solution applied for a specific industrial problem was presented. This problem rely on verification of heating curves of linings in a steel ladle and selection of adequate materials, adjusted to particular thermo-mechanical conditions in which it are going to be used. Also an example of applying the mentioned computer method to design a laboratory experiment was presented. The authors carried out calculations to design an insulating box, which will allow magnesite shape placed in it to be cooled at the estimated rate. This example was used to intuitive display of the idea of finite element method. The presented calculations were based on the custom software, developed at refractory Materials Division of ICiMB in Gliwice and the commercially available Comsol Multiphysics software.

Słowa kluczowe

PL

metoda elementów skończonych; krzywa rozgrzewania; kadź stalownicza; izolacja termiczna; naprężenia termiczne

EN

finite elements method; heating curve; steel ladle; thermal insulation; thermal stresses

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 63, nr 3
• Strony: 574--580
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Psiuk B.

autor

Witek J.

autor

Podwórny J.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Oddział Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach, ul. Toszecka 99, 44-100 Gliwice,

Bibliografia

• [1] Stasierski J. (opracowanie): „Materiały pomocnicze do wykładu Matematyka II – Metoda Elementów Skończonych”, Politechnika Warszawska rok akad. 2003/2004.
• [2] Milenin A.: Podstawy Metody Elementów Skończonych. Zagadnienia Termomechaniczne, Wydawnictwo AGH, Kraków, (2010).
• [3] Zienkiewicz O.C.: Metoda elementów skończonych, Arkady, Warszawa, (1972).
• [4] Wissuchek D.J.: „Residua stresses due to refractory inclusions in silica glass”, J. Non-Cryst. Solids, 239, (1998), 203-209.
• [5] He P., Lu T.J., Clegg W. J.: „The cracking of zirconia refractory tubes dunder hot shock”, J. Mater. Sci., 35, (2000), 2443-2449.
• [6] Henderson R.J., Handler H.W., Akisanya A. R., Moriarty B.: „Bag design in isostatic pressing”, J. Eur. Ceram. Soc., 20, 1129-1133, (2000).
• [7] Załocha D., Zelik W.: “Zastosowanie metody elementów skończonych w analizie termiczno-naprężeniowej materiałów ogniotrwałych”, Ceramika 102, (2008), 123-136.
• [8] Gatewood B.E.: Thermal Stresses, McGraw-Hill Book Company, London, (1957).
• [9] Pawłowski S., Serkowski S.: „Materiały ogniotrwałe’’, Klub Producentów Materiałów Ogniotrwałych, Gliwice, (1996).
• [10] www.comsol.com
• [11] Comsol Multiphysics User’s Guide
• [12] Orłoś Z. (Red.): Naprężenia cieplne, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, (1991).
• [13] Łodygowski T., Kąkol W.: „Metoda elementów skończonych w wybranych zagadnieniach mechaniki konstrukcji inżynierskich”, http://www.ikb.poznan.pl/almamater/biblioteka/podreczniki_akademicki/tl-wk_metoda_elementow_skonczonych/ 0_Spis_tresci.pdf.
• [14] Jakuszew W.K.: Procesy rozruszenija futerovok teplowych agregatow, Nauka, Ałma-Ata, (1987).