אנליזת זרימה לקירור בירה לכבוד יום העצמאות
במיוחד לקראת חגיגות יום העצמאות הכנו לכם הפתעה וחשבנו על הבירות, שתיזכרו ברגע האחרון ששכחתם להכניס אותן למקרר!!!
חקרנו ומצאנו פתרון שישמח אתכם!
לקראת חגיגות יום העצמאות הבאות עלינו לטובה, החלטנו לטפל אחת ולתמיד בתופעה חמורה שחוזרת על עצמה בכל שנה… לא, זה לא הספריי שריססו עליכם בבמות ולא הצמר גפן המתוק שמצאתם בשיער בסוף הערב וגם לא הסטיק-לייט שקניתם לילד ב- 90 שקלים..
אנחנו מדברים על… הבירות ששכחתם להכניס למקרר ועוד רגע מגיעים כל החבר'ה (!!!)
(טוב, השנה זה רק אתם אבל עדיין כיף לשתות אותן קרות)
אל חשש, חקרנו ומצאנו פתרון מהיר ומוכח!
קחו את הבקבוק, עטפו אותו בנייר סופג שהרטבתם במים, הכניסו למקפיא וחכו עשר דקות ותקבלו בירות צוננות בזמן קצר!
רוצים הוכחה מדעית? קבלו!
ב-SOLIDWORKS Flow simulation הרצנו שתי אנליזות טרנזיאנטיות ( תלויות זמן ) של עשר דקות.
בראשונה – בקבוק זכוכית מלא בבירה בטמפרטורת חדר מוכנס לנפח בקרה מלא באויר בטמפ' קבועה של -3 מעלות צלזיוס.
בשניה – אותו בקבוק בירה באותם תנאים עם שכבה דקה של מים בדופן החיצונית של הזכוכית ( כדי לדמות את הנייר הרטוב ).
למעשה הגדרנו מודל אחד ואנלזיה אחת ואת שכבת הנייר פשוט הוספנו בקונפיגורציה חדשה, את האנליזה השניה העתקנו מהראשונה ורק הוספנו את תכונות הנייר הספוג מים.
בזכות העבודה ב-SOLIDWORKS וב-SOLIDWORKS Flow simulation ניתן להשתמש באותו המודל עבור מספר אינסופי של בדיקות שונות ולחסוך את זמן הרישות החוזר והזנת הנתונים ע"י שכפול האנליזות לכל קונפיגורציה רצויה.
גם תהליך הגדרת האנליזה עצמו היה פשוט מאוד בזכות הבעבודה ב-SOLIDWORKS Flow simulation:
את תהליך הרישות ( mesh ) התוכנה מבצעת אוטומטית. רק עזרנו לה וביקשנו לרשת באלמנטים עדינים יותר את הבקבוק ואת שכבת המים הדקה.
*כל החומרים קיימים בספריית החומרים של flow.
*את מקדמי ההסעה התוכנה מחשבת בעצמה.
הגדרנו את הטמפ' ההתחלתיות של הבירה והמקפיא ולחצנו על RUN!
התוצאות הוכיחו לנו את מה שכבר ניסינו ומצאנו –
הבירה העטופה התקררה הרבה יותר מהר והגיעה לטמפ' של 12 מעלות ב- 10 דק!
הבירה שלא היתה עטופה הגיעה לטמפ' של 17 מעלות באותו פרק זמן.
ועכשיו להסבר הפיזיקלי:
מעבר החום מתרחש בשני אופנים – הולכה והסעה. בתוך המקפיא אין זרימה חזקה של אויר ולכן התרומה של ההסעה במקרה זה לא רבה. ההולכה דרך הנייר הרטוב לעומת זאת, משחקת תפקיד חשוב בתהליך.
רוצים דוגמא?
אם נפלתם לאגם בחורף עם בגדים אל תישארו לבושים במחשבה שתתחממו מהר יותר. הבגדים הרטובים גורמים לכם לאבד חום גוף מהר יותר ואם הייתם פושטים אותם קצב איבוד החום היה נמוך יותר משמעותית.
אבל השאלה הנוספת שנשאלת היא: איך יורדת טמפ' הנייר ספוג המים שמסביב לבקבוק במהירות גדולה כדי לאפשר גרדיאנט טמפ' גדול בינו לבין הבקבוק עצמו והולכת חום טובה כל כך?
וכאן התשובה נעוצה בשני גורמים:
האחד הוא הנייר או המגבת המהווים טווח מחורר. מעין צלעות קירור המגדילות את שטח הפנים פי שניים ומביאות לקירור מהיר של המים.
השני הוא הלחות הנמוכה במקפיא. בזכותה יותר מהמים יכולים להתאדות תוך שחרור חום וטמפ' המים יורדת במהירות.
יום עצמאות שמח ולחיים!
