آموزش پروکست | انواع ضریب انتقال حرارت در پروکست

فصل مشترک حرارتی در نرم­ افزار پروکست و تعیین آن

فصل مشترک حرارتی بین اجزای مختلف از قبیل مبرد، فیلتر، گرمازا، قالب، قطعه ریخته ­گری تعریف می ­شود. به عبارتی یک ضریب انتقال حرارت(h) که بیانگر ضریب همرفتی می­ باشد بین اجزای مورد نظر اعمال می ­شود. هرچه مقدار ضریب انتقال حرارت بالاتر باشد، نتیجه می ­گیریم که انتقال حرارت بالاتر است. جدول 1 محدوده ضریب انتقال حرارت بین جنس­ های مختلف را نشان می­ دهد.

جدول 1: ضریب انتقال حرارت بین اجزای مختلف

توجه: توجه به نکات زیر در مورد انتقال حرارت اهمیت دارد

• انتقال حرارت از جسمی به جسم دیگر در اثر اختلاف(گرادیان) دمایی ایجاد می‌شود.
• اگر جسم با محیط اطراف خود هم­دما باشد بین جسم و محیط، انتقال گرما وجود نخواهد داشت.
• انتقال حرارت همواره از جسم با دمای بیشتر به جسم با دمای کمتر بوده و هرگز در جهت عکس صورت نمی‌گیرد.
• گرما مانند آبی هست که ازیک مخزن در ارتفاع بالاتر به طرف مخزن در ارتفاع پایین­تر جریان می­ یابد.

نکته: انتخاب ضریب انتقال حرارت پارامتر بسیار مهمی در شبیه ­سازی فرایندهای ریخته­ گری است که به پارامترهای زیادی از قبیل دمای بارریزی، دمای قالب، جنس مذاب، وزن ذوب و… بستگی دارد که تمام پارامترها را روی یک عدد اعمال می­ کنیم. این ضریب بسته به شرایط کارگاه و نوع قطعه و همچنین روش ریخته­ گری قطعه مورد نظر تعیین می ­شود.(با سعی و خطا به­­ دست می ­آید)

سوال: در ریخته­ گری قالب ماسه ­ای برای فولاد و آلومینیوم ضریب انتقال حرارت در کدام مورد بیشتر است؟

جواب: برای فولاد بیشتر است. زیرا دمای آن بالاتر است و انتقال حرارت بیشتری دارد.

توجه: در فرایند دایکست ضریب انتقال حرارت از 1000 به بالا است ولی در فرایند ریخته­ گری دقیق برای انتقال حرارت از یکسری نمودارهایی استفاده می ­شود که از داخل شرایط کارگاه به ­دست آمده است.

نکته ­ای که باید به آن توجه داشت آن است که، مهم نیست جنس مذاب آلومینیوم، فولاد و… باشد، مهم گیرنده حرارت است.

در نرم ­افزار پروکست سه نوع فصل مشترک حرارتی از قبیل EQUIV، COINC وNCOIN وجود دارد که در موارد زیر به شرح هر کدام از آن­ها می ­پردازیم.

1-فصل مشترک EQUIV

وقتی دو ماده یکسان، دارای گره ­های یکسانی هستند از این نوع فصل مشترک استفاده می­ شود. شکل 1 شماتیکی از این فصل مشترک را نشان می­ دهد. از این فصل مشترک در اتصال تغذیه به قطعه یا سیستم راهگاهی به قطعه نیز استفاده می ­شود. دما در فصل مشترک دو ماده یکسان است و مانند حالتی است که هیچ اختلاف دمایی بین دو جز وجود نداشته باشد. در این نوع فصل مشترک اندازه مش­ ها و همچنین جنس دو جز یکسان است.

شکل 1: شماتیکی از فصل مشترک EQUIV

2- فصل مشترک COINC

در این فصل مشترک اختلاف دمایی بین دو جز مثلا قطعه ریخته­ گری و قالب وجود دارد. جنس ­های دوجز متفاوت ولی اندازه مش ها یکسان است. شکل 2 شماتیکی از این فصل مشترک را نشان می­ دهد. همان­طوری که از شکل نمایان است گره­ های دو جز بر هم منطبق می­ باشند.

شکل 2: شماتیکی از فصل مشترک COINC

3- فصل مشترک NCOINC

در این فصل مشترک اختلاف دمایی بین دو جز مورد نظر وجود دارد. جنس ­ها و اندازه مش ­های دو جز متفاوت است. شکل 3 شماتیکی از این فصل مشترک را نشان می­ دهد. همان­طوری که از شکل مشخص است، هیچ گره­ ی مشترکی بین دوجز وجود ندارد.

شکل 3: شماتیکی از فصل مشترک NCOINC

نکته بسیار مهم: فصل مشترک ­های COINC و NCOINC هیچ تفاوتی با هم ­دیگر ندارند. تنها تفاوت آن­ ها در زمان حل مساله می­ باشد که فصل مشترک NCOINC زمان بیشتری را برای حل در نظر می­ گیرد.

نکته بسیار مهم: در انتخاب فصل مشترک بین دوجز توجه به این نکته اهمیت دارد که قطعه ریخته­ گری باید از نوع Master است که به رنگ قرمز می باشد و قالب باید از نوع Slave باشد که به رنگ سبز می ­باشد. اگه غیر از این بود با استفاده از دستور Swap در نرم­ افزار پروکست باید تعویض صورت گیرد. همانطوری که در شکل 4 مشاهده می­ شود در تعیین فصل مشترک بین قطعه و قالب، قطعه به رنگ قرمز و قالب به رنگ سبز می­ باشد.

شکل 4: نمونه ­ای از فصل مشترک بین قطعه و قالب

توجه: نرم­ افزار به­ طور اتوماتیک نوع فصل مشترک­ ها را در قسمت Interface انتخاب می­ کند. اما اگر بین دو جزیی که مد نظر بود نرم ­افزار به­ طور اتوماتیک فصل مشترک­ ها را تشخیص نداد می ­توان فصل مشترک جدیدی را نیز بین دو جز مد نظر تعریف کرد.(تعریف فصل مشترک جدید تنها به­ صورت NCOINC است.)

توجه: مطابق شکل 5، گزینه Swap master-slave(برای تغییر قطعه و قالب) در قسمت پنجره فصل مشترک، زمانی فعال است که از حالت EQUIV به  COINC یا NCOINC تغییر کند.

شکل 5: پنجره ضریب انتقال حرارت