TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

CHƯƠNG TRÌNH KS.CLC VIỆT – PHÁP

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỀ TÀI

TÍNH TOÁN NHIỆTT ĐỘ TỦ ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN IEC 61439

GVGD: ThS. Nguyễn Xuân Cường

SVTH: Huỳnh Thế Bảo - 21000169

Võ Hồ Thy Hàn - V1000814

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2015

MỤC LỤC

A.Tính nhiệt độ có thanh cái 2*(10*8) trong tủ điện…………………………………...1

I. Phân tích đề bài…………………………………………………………………...... 1

II. Điều kiện để tính toán độ tăng nhiệt dựa trên tiêu chuẩn IEC 61439……… ....... 1

III. Tính nhiệt độ tủ điện ............................................................................................ 2

IV. Phương pháp mạng nhiệt ..................................................................................... 3

V. Bài toán thanh cái 2*10*80 .................................................................................... 7

B. Mô phỏng nhiệt trên thanh cái bằng phần mềm ANSYS 14.0………………………15

I.Giới thiệu sơ nét về phần mềm ANSYS .................................................................. 15

II. Giới thiệu giao diện làm việc của ANSYS ............................................................. 15

III. Tiến hành mô phỏng............................................................................................. 17

C.Hướng phát triển đồ án .............................................................................................. 41

PHỤ LỤC

DAHTNL Page 1

A.Tính nhiệt độ có thanh cái 2*(10*8) trong tủ điện

I. Phân tích đề bài:

Hệ thống gồm ba pha, mỗi pha nối với thanh cái, đối với thanh cái 2*10*80 thì mỗi pha gồm 2 thanh cái song song mỗi thanh tiết diện 10*80, vậy dòng trên mỗi thanh cái bằng dòng trên mỗi pha chia 2. Thanh cái 2*10*80 chia làm hai phân đoạn, phân đoạn 1 dài 400mm, phân đoạn 2 dài 700mm.

Dòng trên đoạn một 12880 1440

2I A , dòng trên đoạn hai 2

1600 8002

I A

II. Điều kiện để tính toán độ tăng nhiệt dựa trên tiêu chuẩn IEC 61439: Tùy thuộc vào dòng điện làm việc InA và thiết kế của vỏ tủ mà ta có hai cách sử dụng phương pháp tính toán xác định độ tăng nhiệt. Phương pháp cho dòng InA nhỏ hơn 630 A và phương pháp cho dòng InA nhỏ hơn 1600 A: _Phương pháp 1: Xác định độ tăng nhiệt sử dụng phương pháp "tính toán" được dùng với dòng không lớn hơn 630 A được giới hạn ở những tủ chỉ có một khoang và tần số tối đa 60 Hz. Độ tăng nhiệt có thể được tính toán và đánh giá dựa vào mục 10.10.4.2.3 của IEC 61439-1, nếu thỏa những điều kiện từ a) tới g) ở phần 10.10.4.2.1 của IEC 61.439-1 . _ Phương pháp 2: phương pháp tính toán này dùng với điện áp thấp và dòng định mức không lớn hơn 1600 A có thể sử dụng cho những tủ có một hoặc nhiều khoang và tần số tối đa 60 Hz. Nếu những điều kiện từ a) tới i) ở phần 10.10.4.3.1 của IEC 61439-1 được đáp ứng, sự gia tăng nhiệt độ có thể được tính toán và đánh giá dựa theo mục 10.10.4.3.1 của IEC 61439-1. 1.) Phương pháp tính toán với Ina <= 630 A và tủ có một khoang: Ứng dụng của kỹ thuật này phải thỏa những điều sau đây: a. Dòng làm việc Ina không được vượt quá 630 A. b. Các thiết bị chỉ trong một khoang tủ. c. Số liệu tổn thất điện năng cho tất cả các thiết bị hoạt động phải có sẵn.

DAHTNL Page 2

d.Các nguồn nhiệt phải phân bố đều. e.Tất cả các thiết bị phải được định mức lớn hơn dòng tải 20%. Ví dụ: Nếu dòng điện làm việc Inc của mạch là 8,0 A, các thiết bị được lựa chọn cho các mạch này phải có khả năng mang tối thiểu dòng là 10 A theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. f. Các bộ phận cơ khí và điều hành thiết bị phải không làm ảnh hưởng đáng kể đối lưu không khí tự do. g. Dây dẫn mang dòng hơn 200 A phải được lắp đặt một cách mà chúng không tạo ra thêm nhiệt độ gia tăng ví dụ như kết quả của dòng điện xoáy và từ trễ. Các tổn thất điện năng của các dây dẫn có thể được tính theo Phụ lục H của IEC 61439-1 2.) Phương pháp tính toán với Ina <= 1600 A Phương pháp tính toán này tốn khá nhiều thời gian, và nhiệt độ trong tủ phải được tính toán dựa vào IEC 60890. Các yêu cầu phải được đáp ứng : a.Dòng điện làm việc của hệ thống InA không được vượt quá 1600 A. b. Các thiết bị có thể được trang bị trong một khoang tủ hoặc nhiều khoang tách nhau. c. Chi tiết về các tổn thất nhiệt của tất cả các thiết bị phải được dự tính sẵn. d. Các thiết bị tổn thất điện năng phải phân bố đồng đều. e.Tất cả các thiết bị phải được định mức lớn hơn dòng tải 20%. Ví dụ: Nếu dòng điện làm việc Inc của mạch là 8,0 A, các thiết bị được lựa chọn cho các mạch này phải có khả năng mang tối thiểu dòng là 10 A theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. f. Các bộ phận cơ khí và điều hành thiết bị phải không làm ảnh hưởng đáng kể đến đối lưu không khí tự do g. Dây dẫn mang dòng hơn 200 A phải được lắp đặt một cách mà chúng không tạo ra thêm nhiệt độ gia tăng ví dụ như kết quả của dòng điện xoáy và từ trễ. h. Dây dẫn dòng chính nên chịu được 125% dòng định mức. Tiết diện được lựa chọn trong IEC 60364-5-52. Kích thước thanh cái chọn trong Annex N of IEC 61439-1. i. Nếu đối lưu tự nhiên thì diện tích thoát khí nên gấp 1,1 lần diện tích khí vào. Nhiệt độ trong tủ sử dụng ở đây được tính toán theo phương pháp trong IEC 60890

III. Tính nhiệt độ tủ điện: Nhiệt độ không khí tronng tủ điện được tính bằng một phương pháp mô hình hóa tủ điện với xét thanh cái đẳng nhiệt tức chỉ biểu diễn một nhiệt độ xuyên suốt. Ta xem thanh cái là nguồn phát nhiệt để lập một mạng nhiệt của tủ điện từ đó tính ra nhiệt độ không khí trong tủ. Phần này là một bài toán khác, ở đây ta chỉ sử dụng kết quả bài toán để tính theo phương pháp tính toán với Ina <= 1600 A.

DAHTNL Page 3

IV. Phương pháp mạng nhiệt: Phương pháp được đề cập ở đây là thành lập một mạng nhiệt đơn giản hóa mà từ đó nhiệt độ dự đoán có thể tiếp cận thực tế. Sự liên quan mạch điện và mạch nhiệt:

Mạch điện Mạch nhiệt

Dòng: dqIdt

[A] Dòng nhiệt: q[J/s]

Điện áp: V[V] Nhiệt độ:T[0C] Điện trở:

LRA

[]

Định luật Ohm: VIR

Nhiệt trở: R

Rđối lưu= 1ha

Rdẫn nhiệt=KAL

TqR

Điện dung: ACd

[F]

I=C dVdT

Nhiệt dung, mCp

Q=mCpdTdt

Hằng số thời gian: T=R.C

Hằng số thời gian: Tth=Rth.W.Cp

DAHTNL Page 4

Định luật Ohm:

1 21I V VR

1 2

kAQ T Tx

P=I.V[W] P=Tq[W 0C] Định luật Kirchoff cho dòng điện:

0I Phương trình câng bằng năng lượng:

0q

Điện tích: q Idt [Coulombs]

Nhiệt lượng: Q qdt [J]

Định luật Kirchoff cho điện áp: 0V

0T

Dòng điện qua điện trở và được trữ năng lượng trong tụ điện:

Nhiệt lượng truyền qua môi trường và trữ trong khối vật thể một nhiệt độ xác định.

Dòng điện chạy một hướng trong mạng RC:

Dòng nhiệt chạy một hướng trong thanh dẫn:

Trong hệ thống nhiệt, sự tương tự điện và nhiệt có thể hình thành một mô hình gọi là mạng nhiệt.Phương pháp các phần tử cân bằng được sử dụng để mô hình hóa mạng nhiệt. Trong phương pháp này ta rời rạc hóa phần tử nhiệt thành các nút được kết nối nhau bằng các dây dẫn, mỗi nút được xem là đẳng nhiệt tức là chỉ có một nhiệt độ duy nhất liên kết với nó. Trạng thái ổn định cân bằng nhiệt được xác định cho mỗi nút:

0Q Tức nhiệt vào một nút bằng nhiệt ra nút đó. + = + Phương trình cân bằng nhiệt tại nút i:

Nhiệt lượng nội tại ở nút i

Nhiệt thêm vào do truyền dẫn bởi nút trước đó

Nhiệt lượng mất đi vào không khí do đối lưu

Nhiệt mất đi do truyền dẫn đến nút kế tiếp

DAHTNL Page 5

1 1

( 1) ( )

i i i i i ambienti

C i Ci th i

T T T T T TQR R R

1/ Nhiệt lượng nội tại, nhiệt do tổn hao công suất : Tại nút I, nhiệt lượng nội tại là: 2

i iQ I R I:dòng chạy qua nút i (A)

Ri: điện trở tại nút I () ii

i

LRA

: điện trở suất của vật liệu ở (m) đồng=1,558.10-8m ở 200C

Li: chiều dài thanh dẫn(m) Ai: tiết diện thanh dẫn.(m2) 2/ Nhiệt lượng từ nút trước đó bởi dẫn nhiệt:

Nhiệt lượng truyền từ nút (i-1) đến nút i bởi dẫn nhiệt= ( 1)

( 1)

i i

C i

T TR

Ti:Nhiệt độ tại nút i Ti-1: nhiệt độ tại nút i-1 RC(i-1):nhiệt trở giữa nút (i-1) và nút i

1( 1)

1

0,5 0,5i iC i

i i

L LRKA KA

Trong đó: Li:chiều dài phân đoạn i (nút i) (m) Li-1:chiều dài phân đoạn i-1 (nút i-1) (m) K:hệ số dẫn nhiệt của vật liệu (đối với đồng là 385 W/(m2 .K)) Ai: tiết diện của phân đoạn i (nút i) (m2) Ai-1: tiết diện của phân đoạn i-1 (nút i-1) (m2)

DAHTNL Page 6

3/ Nhiệt lượng tới nút sau bởi dẫn nhiệt:

Nhiệt lượng truyền từ nút (i) đến nút (i+1) bởi dẫn nhiệt= ( ) ( 1)

( )

i i

C i

T TR

Ti:Nhiệt độ tại nút i Ti-1: nhiệt độ tại nút i+1 RC(i-1):nhiệt trở giữa nút (i) và nút (i+1)

1( )

1

0,5 0,5i iC i

i i

L LRKA KA

Trong đó: Li:chiều dài phân đoạn i (nút i) (m) Li+1:chiều dài phân đoạn i+1 (nút i+1) (m) K:hệ số dẫn nhiệt của vật liệu (đối với đồng là 385 W/(m2 .K)) Ai: tiết diện của phân đoạn i (nút i) (m2) Ai+1: tiết diện của phân đoạn i+1 (nút i+1) (m2) 4/ Nhiệt thoát ra không khí bởi đối lưu:

Nhiệt lượng truyền từ nút i ra môi trường= ( )

( )

i ambient

th i

T TR

Ti:Nhiệt độ tại nút i Tambient: nhiệt độ không khí trong tủ điện Rth(i):nhiệt trở giữa nút (i) và không khí

( )1

th ii i

Rh a

Trong đó: hi: hệ số truyền nhiệt đối lưu ai: phần diện tích xung quanh nút i 5/ Nhiệt thoát ra do bức xạ với bề mặt tủ: Nhiệt lượng truyền từ nút i ra bề mặt tủ=

4 4 3 2 2 3( ) ( )( ) ( ). .( . . )radiance i air i air radiance i i air air i airG T T T T G T T T T T T

Với 3 2 2 3( . . )i i air air i airT T T T T T được tính từ giá trị Ti hiện tại. Ý nghĩa vật lý của công thức này có thể tìm được ở mục 3.4.2.2 trang 28 của tài liệu tham khảo Operating Temperature of Current Carrying Copper Busbar Conductors

Ti:Nhiệt độ tại nút i Tairt: nhiệt độ không khí rong tủ bằng nhiệt độ mặt trong tủ điện.

8

1 2

15,7.10 . 1 1 1raianceG A

A:diện tích bề mặt đoạn i (m2) 1 :hệ số bức xạ của thanh cái = 0,04 2 : hệ số bức xạ của tủ =0,1

DAHTNL Page 7

V Bài toán thanh cái 2*10*80:

Công thức nhiệt trở dẫn nhiệt: CLR

KA

1C

C

KAGR L

Công thức hiệt dẫn do đối lưu: 1

th

H haR

Công thức nhiệt dẫn do bức xạ: 3 2 2 3.( . . )r radiance i i air air i airG G T T T T T T

1/ Chia thành 2 phân đoạn tương ứng 3 nút 1,2 và 3.

Bổ sung thêm thành phần bức xạ:

1 1 1 2 1 1

2 1 1 2 2 2 3 2 2

2 2 3 3 3

1: ( ) ( 1)( )2 : ( ) ( ) ( 2)( )3: ( ) ( 3)( )

air

air

air

Node Q G T T H Gr T TNode Q G T T G T T H Gr T TNode G T T H Gr T T

Ta có thể viết lại hệ như sau:

DAHTNL Page 8

1 1 1 1 1 1 2

2 2 1 1 1 2 2 2 2 3

3 2 2 2 3 3 3

1: ( 1) ( 1)2 : ( 2) ( 2)3: ( 3) ( )

air

air

air

Node Q H Gr T G H Gr T G TNode Q H Gr T G T G G H Gr T G TNode H Gr T G T G H Gr T

1 1 11 1 1

2 2 1 1 2 2 2 2

2 2 3 33

( 1) 1 0( 2) 2

0 3( 3)

air

air

air

Q H Gr T TG H Gr GQ H Gr T G G G H Gr G T

G G H Gr TH Gr T

Biến đổi: 1

1 11 1 1 1

2 1 1 2 2 2 2 2

2 2 33 3

( 1)1 02 * ( 2)

0 3 ( 3)

air

air

air

Q H Gr TT G H Gr GT G G G H Gr G Q H Gr T

G G H GrT H Gr T

Tính toán các thông số: Với chiều dài đoạn 1 là L1=400mm, chiều dài đoạn 2 là L2=700mm Để dễ so sánh với mô phỏng em lấy tiết diện thanh cái 10*80, tức chỉ tính cho một thanh.

1 21

1 2

11

22

2

22

0,5 0,5

1

0,5

1

C

C

C

C

L LRKA KA

GR

LRKA

GR

1 1 1H h a

DAHTNL Page 9

3 3 21 (10 80).2.10 .400.10 0,072a m

Ước lượng h1 cho đoạn 400mm: tplate : nhiệt độ của bề mặt thanh (0C) ta lấy giá trị khởi đầu là t1=850C,

t2=500C,t3=450C tức nhiệt độ trung bình trên đoạn 400mm là 850C, nhiệt độ trung bình trên đoạn 700mm là 750C, nhiệt độ ở cuối thanh cái là 650C.

tair: nhiệt độ của không khí trong tủ , tính theo phương pháp ở II là 500C Nhiệt độ trung bình bề mặt : tf= (tplate+tair)/2 Nhiệt độ tuyệt đối : Tf=tf+273 K Số Prandtl:

pr

Cp

K

Độ nhớt tuyệt đối:

Độ tăng nhiệt:

Độ dẫn nhiệt:

Số Grashof:

Với:

Độ nhớt động học:

Số Rayleigh

DAHTNL Page 10

Chọn bề mặt trên nóng , bề mặt dưới lạnh:

Ta ước lượng được 2

1* 5,6937 /Nu Kh w m KL

1 1 1.aH h (W/K) Tương tự ta ước lượng h2 cho đoạn 700mm

2 2 2H h a 3 3 2

2 (10 80).2.10 .700.10 0,126a m 8

2 2 2 2011 1 1 1 6

1 1

(1 ) 1 1,558.10 .(1 0,00393.(85 0)).0,41440 21,5510.80.10dm dm dm

LLQ RI I I WA A

8

2 2 222 2 2 6

2

1,558.10 .(1 0,00393.(50 0)).0,7 800 10,4410.80.10dm dm

LQ RI I WA

Tương tự ta ước ước lượng h3 cho đoạn có chiều dài ½ L2

3 3 3H h a 3 3 2

3 (10 80).2.10 .700.10 / 2 0,063a m

DAHTNL Page 11

Lưu đồ giải thuật:

Ta tính :

theo độ K Tức:

theo độ C Bằng Matlab, tính lại h bằng T vừa tìm được, sau đó tính lại T

Và : theo độ C Lặp lần 2:

DAHTNL Page 12

theo độ C Lặp lần 3:

theo độ C Đáp số không thay đổi nhiều nên kết luận, nhiệt độ thanh cái 10*80 giảm dần, ở đoạn 400mm là 87 độ C, ở đoạn dài 700mm là 74 độ C, ở cuối thanh cái là 68 độ C.

2/ Chia thành 4 phân đoạn tương ứng 5 nút 1,2, 3, 4, 5:

Đoạn 1 dài 200mm, đoạn 2 dài 200mm, đoạn 3 dài 350mm, đoạn 4 dài 350mm.

1 1 1 2 1 1

2 1 1 2 2 2 3 2 2

3 2 2 3 3 3 4 3 3

4 3 3 4 4 4 5 4 4

4 4 5 5

1: ( ) ( 1)( )2 : ( ) ( ) ( 2)( )3: ( ) ( ) ( 3)( )4 : ( ) ( ) ( 4)( )5 : ( ) ( 5)(

air

air

air

air

Node Q G T T H Gr T TNode Q G T T G T T H Gr T TNode Q G T T G T T H Gr T TNode Q G T T G T T H Gr T TNode G T T H Gr T

5 )airT

DAHTNL Page 13

Chuyển các giá trị nhiệt độ phải ước lượng về một vế:

1 1 1 1 1 1 2

2 2 1 1 1 2 2 2 2 3

3 3 2 2 2 3 3 3 3 3 4

4 4 3 3 3 4 4 4 4 4 5

5

1: ( 1) ( 1)2 : ( 2) ( 2)3: ( 3) ( )4 : ( 4) ( )5 : ( 5

air

air

air

air

Node Q H Gr T G H Gr T G TNode Q H Gr T G T G G H Gr T G TNode Q H Gr T G T G G H Gr T G TNode Q H Gr T G T G G H Gr T G TNode H Gr

4 4 4 5 5 5) ( )airT G T G H Gr T

Lập ma trận:

Biến đổi ma trận:

Kết quả tính nhiệt cho 4 đoạn:

DAHTNL Page 14

theo độ C

Tức nhiệt độ đoạn 1 là 87,8 độ C, đoạn 2 là 85,6 độ C, đoạn 3 là 79 độ C, đoạn 4 là 74 độ C, cuối

thanh cái là 72 độ C

3/ So sánh hai cách:

Ta thấy kết quả cách chia 4 đoạn và cách chia 2 đoạn có nhiệt độ cao nhất gần bằng nhau, tuy

nhiên cách chia 4 đoạn lớn hơn cách chia 2 đoạn 40C.

DAHTNL Page 15

B. Mô phỏng nhiệt trên thanh cái bằng phần mềm ANSYS 14.0

I/ Giới thiệu sơ nét về phần mềm ANSYS

ANSYS được lập ra từ năm 1970, do nhóm nghiên cứu của Dr. John Swanson, hệ thống tính toán Swanson (Swanson Analysis System) tại Mỹ, là một gói phần mềm dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích các bài toán vật lý cơ học, chuyển các phương trình vi phân, phương trình đạo hàm riêng từ dạng giải tích về dạng số với việc sử dụng phương pháp rời rạc hóa và gần đúng để giải và mô phỏng ứng xử của hệ vật lý khi chịu tác động của loại tải trọng khác nhau. ( nhiệt, điện , cơ,…)

Nhờ ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, các bài toán kỹ thuật về cơ, nhiệt, thủy khí, điện từ sau khi mô hình hóa và xây dựng mô hình toán học cho phép giải chúng với các điều kiện biên cụ thể với số bậc tự do lớn.

ANSYS có những tính năng nổi bật như sau:

Khả năng đồ họa mạnh mẽ giúp cho việc mô hình cấu trúc rất nhanh và chính xác, cũng như truyền dẫn mô hình CAD.

Giải được nhiều loại bài toán như: tính toán chi tiết máy, cấu trúc công trình, điện, điện tử, nhiệt, lưu chất…

Thư viện phần tử lớn, có thể thêm phần tử, loại bỏ hoặc thay đổi độ cứng của phần tử trong mô hình tính toán.

Đa dạng về tải trọng: tải tập trung, phân bố, nhiệt, vận tốc góc,… Phần xử lý kết quả cao cấp cho phép vẽ các đồ thị, tính toán tối ưu,… Có khả năng nghiên cứu những đáp ứng vật lý như: trường ứng suất, trường nhiệt độ, ảnh

hưởng của trường điện từ. Giảm chi phí sản xuất vì có thể tính toán thử nghiệm. Tạo những mẩu kiểm tra cho môi trường có điều kiện làm việc khó khăn.

II/ Giới thiệu giao diện làm việc của ANSYS

Phần mềm ANSYS được sử dụng trong đồ án là ANSYS Workbench phiên bản 14.0. Đây là phiên bản cập nhật mới nhất mà nhà sản xuất đưa ra vào đầu năm 2014.

DAHTNL Page 16

Hình 1: Giao diện ANSYS workbench 14.0

Trong hộp thoại Toolbox/Analysis Systems (Hình 1), có 24 modules tương ứng với 24 kiểu bài toán có thể phân tích với ANSYS 14.0

STT Tên bài toán Dạng toán 1 Electric Điện 2 Explicit Dynamics Động lực học 3

Fluid Flow

BlowMolding (PolyFlow) Các dạng dòng chất lưu 4 Extrusion (PolyFlow)

5 CFX 6 Fluent 7 PolyFlow 8 Harmonic Response Đáp ứng điều hòa 9 Hydrodynamic Diffraction Thủy động lực học

10 Time Response 11 IC Engine Động cơ đốt trong 12 Linear Buckling Tính toán ổn định 13 Magnetostatic Phân tích từ tĩnh 14 Modal Phân tích dao động riêng 15 Modal (Samcef) Phân tích dao động riêng

(Samcef)

DAHTNL Page 17

16 Random Vibration Dao động ngẫu nhiên 17 Response Spectrum Đáp ứng phổ 18 Rigid Dynamics Động học hệ vật rắn cứng 19 Static Structural Kết cấu tĩnh 20 Static Structural (Samcef) Kết cấu tĩnh (Samcef) 21 Steady-State Thermal Ổn định nhiệt 22 Thermal-electric Nhiệt – điện 23 Transient Structural Kết cấu quá độ 24 Thermal Nhiệt quá độ

III/ Tiến hành mô phỏng

Các thông số của bài toán

Tiết diện thanh cái: 10mm x 80mm

Chất liệu: Đồng (Copper alloy)

Điện áp đặt giữa 2 đầu thanh cái: 220V

Dòng điện trên thanh cái được chia làm 2 phần:

_ Phần chiều rộng 400: I400 = 1440A

_ Phần chiều rộng 700: I700 = 800A

Nhiệt độ môi trường : Tmt= 50oC

Thông số dòng điện dựa trên việc tính toán lý thuyết và sơ đồ sau:

DAHTNL Page 18

Hình 2: Sơ đồ phân bố dòng điện trên thanh cái

Bài toán được quy về phương pháp giải nhiệt điện thông qua công cụ thermal – electric của phần mềm ANSYS 14.0

1/ Mô hình xây dựng ban đầu:

Trong phần giao diện ANSYS workbench, chúng ta chọn mô hình bài toán Thermal-electric, sau khi chọn xong loại mô hình, ở phần Project Schematic sẽ xuất hiện hộp thoai gồm 7 bước cần thực hiện để giải bài toán nhiệt điện thanh cái như hình 3.

DAHTNL Page 19

Hình 3: Giao diện thermal-electric

Double click vào mục Engineering Data. Đây là phần cho phép người sử dụng chọn loại vật liệu phù hợp để giải quyết bài toán. Sau đó, sẽ xuất hiện một giao diện Outline of Schematic A2: Engineering Data như hình 4. Vật liệu mà ANSYS luôn mặc định kết cấu thép (Structural Steel) với độ dẫn nhiệt là 60,5 W.m-1.oC-1.

DAHTNL Page 20

Hình 4: Giao diện chính của Engineering Data

Để thay đổi vật liệu, ta làm như sau: Right click vào vật liệu mặc định, chọn Engineering Data Sources như hình 5.

DAHTNL Page 21

Hình 5: Thao tác chọn vật liệu

Trong phần Engineering Data Sources, Click General Materials. Ở phần hộp thoại bên dưới General Materials chính là thư viện vật liệu (Outline of General Materials ) như hình 6. Sau khi lựac chọn vật liệu, ta click vào dấu “ + “ màu vàng ở kế bên vật liệu.

DAHTNL Page 22

Hình 6: Thư viện vật liệu

Trong bài toán này, vật liệu được lựa chọn là đồng (Copper Alloy) như hình 7.

DAHTNL Page 23

Hình 7: Lựa chọn đồng là vật liệu chính cho bài toán nhiệt điện

Kết thúc việc chọn vật liệu, bước kế tiếp là phác thảo sơ bộ mô hình bằng cách chọn Geometry như hình 8.

Hình 8: Phác thảo sơ bộ bản vẽ mô hình

Khi vào giap diện Geometry, phần mềm sẽ hiện lên bảng chọn lựa đơn vị của bản vẽ. Ta chọn hệ đơn vị chiều dài là milimètre (mm) như hình 9.

DAHTNL Page 24

Hình 9: Chọn đơn vị cho bản vẽ

Chúng ta sẽ vẽ mô hình hình học phẳng trước khi tiến tới vẽ mô phỏng 2D.

Sau khi chọn xong hệ đơn vị, trong phần Tree Outline, sẽ xuất hiện các mặt phẳng XY, YZ, ZX.Ta có thể chọn một trong 3 loại mặt phẳng để tiến hành vẽ. Mô hình trong bài toán này được vẽ theo mặt phằng ZX như hình 10.

Hình 10: Chọn mặt phằng cho mô hình

DAHTNL Page 25

Kế tiếp, chọn tab sketching trong Tree Outline để vẽ.

Chúng ta vẽ trước một hình chữ nhật bất kỳ như trong hình 11. Lúc này, chưa cần phải xác định kích thước của vật thể.

Hình 11: Vẽ hình chữ nhật

Sau đó, ta chọn tab Dimensions nằm trong Sketching Toolboxes để vẽ kích thước.

Ta click một cạnh bất kỳ của hình chữ nhật sau đó sẽ có 1 đường thẳng di chuyển theo con trỏ chuột. Đó chính là thước đo kích thước của cạnh đó, xem hình 12. Trên hình 12, sau khi kéo ra, phần mềm sẽ hiển thị cạnh đó bằng tên ký hiệu viết tắt V (vertical) hoặc H (horizontal) tương ứng với chiều dọc và ngang. Số đo kích thước được nhập vào box Details view. Ta cũng làm tương tự đối với chiều ngang

Hình 12: vẽ thang đo kích thước

DAHTNL Page 26

Hình 13: Nhập thông số kích thước bản vẽ thanh cái

Trong hình 13, ta chọn chiều dài là 400mm và chiều rộng là 10mm cho thanh cái.

Do vấn đề về dòng điện trong thanh cái không đồng nhất nên việc vẽ thêm 1 mô hình là cần thiết. Ta làm như sau: trở về tab Modelling, sau đó, chọn biểu tượng New Sketch như hình 14.

Hình 14

Sau khi chọn xong, ta sẽ thấy ở mặt phẳng ZX sẽ xuất hiện Sketch2 như hình 15.

DAHTNL Page 27

Hình 15: Skecth2 xuất hiện

Ta chọn sketch2 và trở về tab sketching dể vẽ thanh cái thứ 2 có chiều dài là 700mm và chiều rộng là 10mm như hình 16. Để vẽ được thanh cái này, ta sẽ chọn cạnh V2 là cạnh chung của 2 thanh cái.

Hình 16: Bản vẽ thanh cái 2

Sau đó, chuyển sang tab Modeling, chọn sketch1, chúng ta chọn lệnh extrude với độ sâu (Depth) là 80mm nhằm xây dựng mô hình 2D cho thanh cái như hình 17.

DAHTNL Page 28

Hình 17: Xây dựng mô hình 2D

Sau khi nhập kích thước Extrude, ta click vào Generate , được mô hình 2D như hình 18.

DAHTNL Page 29

Hình 18: Mô hình 2D thanh cái 1

Tương tự đối với mô hình 2D thanh cái thứ 2. Nhưng trước khi Generate ta phải chọn Operation trong Deatails View là add frozen để phân biệt với khối thứ nhất như hình 19. Nếu không làm bước này ANSYS sẽ hiểu là 2 khối này là chung một khối. Việc hiểu thế này sẽ khó để nhập dòng điện cho thanh cái về sau.

DAHTNL Page 30

Hình 19

Sau khi Extrude xong, ta được hình 20. Ở đây, ta đặt tên cho hai khối để thuận lợi cho việc nhận biết thanh cái.

Hình 20

Phần màu vàng trong hình chính là phần thanh cái kích thước 10x80x400 được đặt tên là 400

Phần trong suốt là phần thanh cái còn lại kích thước 10x80x700 được đặt tên là 700

Hai phần thanh cái này được dính chung với nhau nhưng chưa thành một khối. ANSYS vẫn hiểu đây là 2 khối khác nhau nhưng được đặt gắn liền nhau.

2/ Chia lưới cho mô hình

Sau khi xây dựng xong mô hình trong phần Geometry, chúng ta tiến hành chia lưới cho mô hình bằng cách chọn mục Model như hình 21.

Hình 21: Vào giao diện chia lưới

DAHTNL Page 31

Model chính là phần để chúng ta nhập các dữ liệu mô phỏng như: nhiệt độ, dòng điện qua thanh cái, hệ số đối lưu,… Kết quả cũng được phần mềm đưa ra trong phần này.

Trong hình 22, ta có thể chọn việc chia khối này thành lưới có nhiều phần tử hoặc ít phần tử bằng thanh

kéo Relevance trong Details of Mesh, sau đó click .

Hình 22

Nhận xét hình 22: Ta thấy việc chia lưới ở đây vẫn chưa liên tục vì thế ta cần phải chia lưới cho 2 khối này giống nhau. Để tạo nên những mắt lưới giống nhau trên hai khối, ta làm như sau:

Chọn biểu tượng Body như hình 23.

Chọn toàn bộ 2 khối

Right click vào một trong 2 khối: click Insert Sizing như hình 24.

Hình 23

DAHTNL Page 32

Hình 24

Sau khi chọn Sizing xong, ta nhập vào mục Element Size trong Details of “Body Sizing”-Sizing kích thước của phần tử như hình 25

DAHTNL Page 33

Hình 25

Chúng ta sẽ tiến hành chia lưới bằng cách chọn Generate Mesh như hình 26

DAHTNL Page 34

Hình 26

Kết quả chia lưới:

Việc chia lưới hay còn gọi là rời rạc hóa phần tử giúp cho việc tính toán bài toán nhiệt điện trở nên dễ dàng hơn. Càng chia lưới ra nhiều phần tử hữu hạn càng làm cho việc mô phỏng trở nên chính xác.

Sau khi thực hiện xong phần chia lưới, ta tiến hành ghép nối 2 khối.

DAHTNL Page 35

Click Steady-State Thermal Electric Conduction Conditions Coupling như hình 27.

Hình 27: Coupling

Ta chọn DOF là truyền nhiệt như hình 28

Hình 28

3/ Các thông số sau khi nhập vào mô hình

Sau khi chia lưới cho khối và thực hiện ghép nối 2 khối thành 1 khối liên kết, chúng ta tiến hành nhập các điều kiện về nhiệt, dòng điện và điện áp cho thanh cái.

Việc đầu tiên là nhập dữ liệu nhiệt độ môi trường vào mô phòng. Click Steady- State Thermal Electric Conductive nhập nhiệt độ như hình 29

DAHTNL Page 36

Hình 29: Nhập nhiệt độ môi trường là 50oC

Phần đối lưu và bức xạ: Chọn KT = 7 W/m2.oC (Xem hình 30)

Hình 30a: Thông số đối lưu

Chọn hệ số bức xạ là 0.2 (hình 30b)

DAHTNL Page 37

Hình 30b: Hệ số bức xạ là 0.2

Phần điện áp: Điện áp hai đầu thanh cái là 220V (Hình 31)

Hình 31: Điện áp 220V

DAHTNL Page 38

Phần dòng điện:

Dựa trên số liệu tính toán theo lý thuyết, ta có I400 = 1440A ( hình 32) và I700 = 800A (hình 33).

Hình 32: Dòng điện trên thanh cái 400mm

Hình 33: Dòng điện trên thanh cái 700mm

Phần dòng nhiệt:

DAHTNL Page 39

Thanh cái 400: P400 = 21.55 W Q400 = 21.55 / (0.08x0.01x0.4) = 67344 W/m3 (hình 34)

Thanh cái 700: P700 = 10.44 W Q700 = 10.44/ (0.08x0.01x0.7) = 18643 W/m3 (hình 35)

Hình 34

Hình 35

4/ Kết quả mô phỏng

DAHTNL Page 40

Hình 36: Kết quả mô phỏng

Các vùng nhiệt được phân bố giảm dần từ đầu thanh cái đến phần cuối thanh cái như hình 36.

Ta có kết quả nhiệt độ như sau:

Tmax = 90.511oC

Tmin = 77.991oC

5/ So sánh giữa mô phỏng và tính toán lý thuyết

Kết quả nhiệt độ thanh cái dựa trên tính toán lý thuyết và mô phỏng cho thấy nhiệt độ nằm trong khoảng từ 680C đến 900C, có sự chênh lệch khoảng 30C đối với nhiệt độ cao nhất và lệch 10CC đối với nhiệt độ thấp nhất, sự sai lệch này có thể là do các đoạn chia bên lý thuyết chưa đủ nhiều để đạt đế sự chi tiết như phương pháp phần tử hữu hạn như trong mô phỏng .

DAHTNL Page 41

C. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỒ ÁN

Báo cáo đồ án này chỉ dừng lại ở việc tính toán lý thuyết nhiệt độ thanh cái dựa trên nhiệt độ tủ cố định và bước đầu nghiên cứu ứng dụng mô phỏng nhiệt-điện của thanh cái được đặt trong môi trường (chưa có tủ điện bảo vệ) dựa trên phần mềm ANSYS 14.0.

Vì thế, kết quả chỉ mang tính chất tham khảo, đồng thời, cũng nhằm tạo tiền đề cho việc phát triển đồ án lên mức hoàn thiện. Nhờ vào khả năng xử lý linh hoạt các bài toán vật lý của phần mềm ANSYS, đồ án có thể được phát triển mở rộng theo mức tăng dần độ phức tạp như sau:

_ Mô hình thanh cái có tủ điện bảo vệ.

_ Mô hình nhiều thanh cái đặt trong tủ điện.

_ Mô hình thanh cái trong tủ điện có gắn thêm quạt tản nhiệt công suất nhỏ.

Yêu cầu chính cho các bài toán chủ yếu là nhiệt. Như chúng ta biết, nhiệt chính là vấn đề quan trọng cần được xem xét khi thiết kế tủ điện vì nó sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn các khí cụ điện (tuổi thọ, khả năng chịu nhiệt của máy cắt, cầu chì, rơ le,…) và loại dây dẫn phù hợp khi thi công lắp đặt. Qua các kết quả tính toán và mô phỏng, các kỹ sư sẽ dễ dàng đưa ra những nhận xét, tư vấn chính xác phù hợp với các tiêu chuẩn an toàn lắp đặt điện và chi phí xây dựng sẽ được sử dụng tốt nhất.

DAHTNL Page 42

PHỤ LỤC Code Matlab phục vụ cho việc tính toán nhiệt độ trên thanh cái bằng cách chia làm 2 đoạn: clc; tf1= 86.8942;% nhiet do doan 400 mm tf2= 73.7611; %nhiet do doan 700mm tf3= 68.3337;%nhiet do cuoi thanh cai tair=50; %nhiet do moi truong khong khi ben trong tu A=0.01*0.08; % tiet dien thanh cai alpha=0.00393; %he so tang dien tro suat theo nhiet do ro20=1.558e-8; %dien tro suat o 20 do C Kcond=401;%he so dan nhiet truyen dan L1=0.4;%chieu dai doan 1 la 400mm L2=0.7;%chieu dai doan 2 la 700mm R1=ro20*(1+alpha*(tf1-0))*L1/A; %dien tro doan 1 khi o nhiet do tf1 I1=1440;%dong dien di qua doan 1 Q1=R1*I1*I1 %nhiet noi tai = cong suat ton hao tren thanh cai phan doan 1 % uoc luong h1 tfi1=(tf1+tair)/2; Tf1=tfi1+273; u=1.492e-6*(Tf1^1.5)/(109.1+Tf1); Cp=1030.5-0.19975*Tf1+0.00039734*(Tf1^2)+8.3504e-8*(Tf1^3); K1=0.002334*(Tf1^1.5)/(164.54*Tf1)*100; Pr=u*Cp/K1; density=351.99/Tf1+344.84/(Tf1^2); v=u/density; Gr=9.81/Tf1*(tf1-tair)*(L1^3)/(v^2); Ra=Pr*Gr; if Ra<10^7 Nu=0.54*(Ra^(1/4)); else Nu=0.15*(Ra^(1/3)); end h1=Nu*K1/L1 % he so truyen nhiet doi luu R2=ro20*(1+alpha*(tf2-0))*L2/A;%dien tro doan 1\2 khi o nhiet do tf2 I2=800;%dong dien di qua doan 2 Q2 = R2*I2*I2%nhiet noi tai = cong suat ton hao tren thanh cai phan doan 2 % uoc luong h2 tfi2=(tf2+tair)/2; Tf2=tfi2+273; u=1.492e-6*(Tf2^1.5)/(109.1+Tf2); Cp=1030.5-0.19975*Tf2+0.00039734*(Tf2^2)+8.3504e-8*(Tf2^3); K2=0.002334*(Tf2^1.5)/(164.54*Tf2)*100; Pr=u*Cp/K2; density=351.99/Tf2+344.84/(Tf2^2); v=u/density; Gr=9.81/Tf2*(tf2-tair)*(L2^3)/(v^2); Ra=Pr*Gr; if Ra<10^7 Nu=0.54*(Ra^(1/4));

DAHTNL Page 43

else Nu=0.15*(Ra^(1/3)); end h2=Nu*K2/L2 % he so truyen nhiet doi luu Rc1=0.5*L1/(Kcond*A)+0.5*L2/(Kcond*A);%nhiet tro dan nhiet tu nut 1 den nut 2 G1=1/Rc1% nhiet dan Rc2=0.5*L2/(Kcond*A);%nhiet tro dan nhiet tu nut 2 ra moi truong G2=1/Rc2 % nhiet dan a1=(0.08+0.01)*2*L1%dien tich xug quanh thanh cai tren doan 1 a2=(0.08+0.01)*2*L2%dien tich xug quanh thanh cai tren doan 2 Hl1=h1*a1 %nhiet dan doi luu Hl2=h2*a2%nhiet dan doi luu %uoc luong h3 tfi3=(tf3+tair)/2; Tf3=tfi3+273; u=1.492e-6*(Tf3^1.5)/(109.1+Tf3); Cp=1030.5-0.19975*Tf3+0.00039734*(Tf3^2)+8.3504e-8*(Tf3^3); K3=0.002334*(Tf3^(1.5))/(164.54*Tf3)*100 Pr=u*Cp/K3; density=351.99/Tf3+344.84/(Tf3^3); v=u/density; L3=L2/2; Gr=9.81/Tf3*(tf3-tair)*(L3^3)/(v^2); Ra=Pr*Gr; if Ra<10^7 Nu=0.54*(Ra^(1/4)); else Nu=0.15*(Ra^(1/3)); end h3=Nu*K3/L3;% he so truyen nhiet doi luu a3= (0.08+0.01)*2*L3;%%dien tich xug quanh thanh cai nua cuoi doan 2 Hl3=h3*a3%%nhiet dan doi luu Tair=tair+273;%nhiet do moi truong khong khi trong tu theo do K %Cac nhiet dan buc xa voi be mat trong tu Gr1=5.67032e-8*a1*1/(1/0.04+1/0.1-1)*(Tf1^3+(tair+273)*(Tf1^2)+((tair+273)^2)*Tf1+(tair+273)^3) Gr2=5.67032e-8*a2*1/(1/0.04+1/0.1-1)*(Tf2^3+(tair+273)*(Tf2^2)+((tair+273)^2)*Tf2+(tair+273)^3) Gr3=5.67032e-8*a3*1/(1/0.04+1/0.1-1)*(Tf3^3+(tair+273)*(Tf3^2)+((tair+273)^2)*Tf3+(tair+273)^3) MA=[G1+Hl1+Gr1 -G1 0; -G1 G1+G2+Hl2+Gr2 -G2; 0 -G2 G2+Hl3+Gr3] % lap ma tran cua mach nhiet RI=[Q1+(Hl1+Gr1)*Tair; Q2+(Hl2+Gr2)*Tair; (Hl3+Gr3)*Tair] MA1=inv(MA)%nghich dao ma tran T=MA1*RI%nhan 2 ma tran doK=[273;273;273]; t1=T-doK %chuyen ve do C

DAHTNL Page 44

Code Matlab phục vụ cho việc tính toán nhiệt độ trên thanh cái bằng cách chia làm 4 đoạn: clc; tf1= 88.0060;% nhiet do doan 200 mm tf2= 85.7560;% nhiet do doan 200 mm tf3= 79.1626;% nhiet do doan 350 mm tf4=74.3490;% nhiet do doan 350 mm tf5= 72.6435;%nhiet do cuoi thanh cai tair=50; %nhiet do moi truong khong khi ben trong tu A=0.01*0.08; % tiet dien thanh cai alpha=0.00393; %he so tang dien tro suat theo nhiet do ro20=1.558e-8; %dien tro suat o 20 do C Kcond=401;%he so dan nhiet truyen dan L1=0.2;%chieu dai doan 1 la 200mm L2=0.2;%chieu dai doan 2 la 200mm L3=0.35;%chieu dai doan 3 la 350mm L4=0.35;%chieu dai doan 3 la 350mm R1=ro20*(1+alpha*(tf1-0))*L1/A; %dien tro doan 1 khi o nhiet do tf1 I1=1440;%dong dien di qua doan 1 Q1=R1*I1*I1; %nhiet noi tai = cong suat ton hao tren thanh cai phan doan 1 % uoc luong h1 tfi1=(tf1+tair)/2; Tf1=tfi1+273; u=1.492e-6*(Tf1^1.5)/(109.1+Tf1); Cp=1030.5-0.19975*Tf1+0.00039734*(Tf1^2)+8.3504e-8*(Tf1^3); K1=0.002334*(Tf1^1.5)/(164.54*Tf1)*100; Pr=u*Cp/K1; density=351.99/Tf1+344.84/(Tf1^2); v=u/density; Gr=9.81/Tf1*(tf1-tair)*(L1^3)/(v^2); Ra=Pr*Gr; if Ra<10^7 Nu=0.54*(Ra^(1/4)); else Nu=0.15*(Ra^(1/3)); end h1=Nu*K1/L1 % he so truyen nhiet doi luu R2=ro20*(1+alpha*(tf2-0))*L2/A;%dien tro doan 2 khi o nhiet do tf2 I2=1440;%dong dien di qua doan 2 Q2 = R2*I2*I2%nhiet noi tai = cong suat ton hao tren thanh cai phan doan 2 % uoc luong h2 tfi2=(tf2+tair)/2; Tf2=tfi2+273; u=1.492e-6*(Tf2^1.5)/(109.1+Tf2); Cp=1030.5-0.19975*Tf2+0.00039734*(Tf2^2)+8.3504e-8*(Tf2^3); K2=0.002334*(Tf2^1.5)/(164.54*Tf2)*100; Pr=u*Cp/K2; density=351.99/Tf2+344.84/(Tf2^2);

DAHTNL Page 45

v=u/density; Gr=9.81/Tf2*(tf2-tair)*(L2^3)/(v^2); Ra=Pr*Gr; if Ra<10^7 Nu=0.54*(Ra^(1/4)); else Nu=0.15*(Ra^(1/3)); end h2=Nu*K2/L2 % he so truyen nhiet doi luu Rc1=0.5*L1/(Kcond*A)+0.5*L2/(Kcond*A);%nhiet tro dan nhiet tu nut 1 den nut 2 G1=1/Rc1% nhiet dan Rc2=0.5*L2/(Kcond*A)+0.5*L3/(Kcond*A);%nhiet tro dan nhiet tu nut 2 den nut 3 G2=1/Rc2 % nhiet dan Rc3=0.5*L3/(Kcond*A)+0.5*L4/(Kcond*A);%nhiet tro dan nhiet tu nut 3 den nut 4 G3=1/Rc3 %nhiet dan Rc4=0.5*L4/(Kcond*A); % dan nhiet den cuoi thanh cai G4=1/Rc4 a1=(0.08+0.01)*2*L1%dien tich xug quanh thanh cai tren doan 1 a2=(0.08+0.01)*2*L2%dien tich xug quanh thanh cai tren doan 2 a3=(0.08+0.01)*2*L3%dien tich xug quanh thanh cai tren doan 3 a4=(0.08+0.01)*2*L4%dien tich xug quanh thanh cai tren doan 4 Hl1=h1*a1 %nhiet dan doi luu Hl2=h2*a2%nhiet dan doi luu R3=ro20*(1+alpha*(tf3-0))*L3/A;%dien tro doan 3 khi o nhiet do tf3 I3=800;%dong dien di qua doan 2 Q3 = R3*I3*I3%nhiet noi tai = cong suat ton hao tren thanh cai phan doan 3 %uoc luong h3 tfi3=(tf3+tair)/2; Tf3=tfi3+273; u=1.492e-6*(Tf3^1.5)/(109.1+Tf3); Cp=1030.5-0.19975*Tf3+0.00039734*(Tf3^2)+8.3504e-8*(Tf3^3); K3=0.002334*(Tf3^(1.5))/(164.54*Tf3)*100 Pr=u*Cp/K3; density=351.99/Tf3+344.84/(Tf3^3); v=u/density; Gr=9.81/Tf3*(tf3-tair)*(L3^3)/(v^2); Ra=Pr*Gr; if Ra<10^7 Nu=0.54*(Ra^(1/4)); else Nu=0.15*(Ra^(1/3)); end

DAHTNL Page 46

h3=Nu*K3/L3;% he so truyen nhiet doi luu Hl3=h3*a3%%nhiet dan doi luu R4=ro20*(1+alpha*(tf2-0))*L4/A;%dien tro doan 4 khi o nhiet do tf4 I4=800;%dong dien di qua doan 2 Q4 = R4*I4*I4%nhiet noi tai = cong suat ton hao tren thanh cai phan doan 4 %uoc luong h4 tfi4=(tf4+tair)/2; Tf4=tfi4+273; u=1.492e-6*(Tf4^1.5)/(109.1+Tf4); Cp=1030.5-0.19975*Tf4+0.00039734*(Tf4^2)+8.3504e-8*(Tf4^3); K4=0.002334*(Tf4^(1.5))/(164.54*Tf4)*100 Pr=u*Cp/K4; density=351.99/Tf4+344.84/(Tf4^3); v=u/density; Gr=9.81/Tf4*(tf4-tair)*(L4^3)/(v^2); Ra=Pr*Gr; if Ra<10^7 Nu=0.54*(Ra^(1/4)); else Nu=0.15*(Ra^(1/3)); end h4=Nu*K4/L4;% he so truyen nhiet doi luu Hl4=h4*a4; %uoc luong h5 tfi5=(tf5+tair)/2; Tf5=tfi5+273; u=1.492e-6*(Tf5^1.5)/(109.1+Tf5); Cp=1030.5-0.19975*Tf5+0.00039734*(Tf5^2)+8.3504e-8*(Tf5^3); K5=0.002334*(Tf5^(1.5))/(164.54*Tf5)*100 Pr=u*Cp/K5; density=351.99/Tf5+344.84/(Tf5^3); v=u/density; Gr=9.81/Tf5*(tf5-tair)*((L4/2)^3)/(v^2); Ra=Pr*Gr; if Ra<10^7 Nu=0.54*(Ra^(1/4)); else Nu=0.15*(Ra^(1/3)); end h5=Nu*K5/(L4/2);% he so truyen nhiet doi luu Hl5=h5*a4/2; Tair=tair+273;%nhiet do moi truong khong khi trong tu theo do K %Cac nhiet dan buc xa voi be mat trong tu Gr1=5.67032e-8*a1*1/(1/0.04+1/0.1-1)*(Tf1^3+(tair+273)*(Tf1^2)+((tair+273)^2)*Tf1+(tair+273)^3) Gr2=5.67032e-8*a2*1/(1/0.04+1/0.1-1)*(Tf2^3+(tair+273)*(Tf2^2)+((tair+273)^2)*Tf2+(tair+273)^3) Gr3=5.67032e-8*a3*1/(1/0.04+1/0.1-1)*(Tf3^3+(tair+273)*(Tf3^2)+((tair+273)^2)*Tf3+(tair+273)^3)

DAHTNL Page 47

Gr4=5.67032e-8*a4*1/(1/0.04+1/0.1-1)*(Tf4^3+(tair+273)*(Tf4^2)+((tair+273)^2)*Tf4+(tair+273)^3) Gr5=5.67032e-8*a4/2*1/(1/0.04+1/0.1-1)*(Tf5^3+(tair+273)*(Tf5^2)+((tair+273)^2)*Tf5+(tair+273)^3) MA=[G1+Hl1+Gr1 -G1 0 0 0; -G1 G1+G2+Hl2+Gr2 -G2 0 0; 0 -G2 G2+G3+Hl3+Gr3 -G3 0; 0 0 -G3 G3+G4+Hl4+Gr4 -G4; 0 0 0 -G4 G4+Hl5+Gr5 ]; % lap ma tran cua mach nhiet RI=[Q1+(Hl1+Gr1)*Tair; Q2+(Hl2+Gr2)*Tair; Q3+(Hl3+Gr3)*Tair; Q4+(Hl4+Gr4)*Tair;(Hl5+Gr5)*Tair] MA1=inv(MA)%nghich dao ma tran T=MA1*RI%nhan 2 ma tran doK=[273;273;273;273;273]; t1=T-doK %chuyen ve do C