Bir çoğumuzun mutfağında kullandığı, kettle’dan tutun da kahve makinesine kadar birçok ısıtıcı ürününde kullanılan termostatı ismen bilmesekte ne işe yaradığını çoğumuz bilmiyor. Bu blog yazımızda, termal analizlerimizde bu termostat unsurunu nasıl dahil edildiğini göreceğiz.
Aşağıda gördüğümüz içerisinde kahve olan bir kahve ısıtıcısı modelinde termostat tanımlaması yaparak kahveyi 87.7 ile 93.3 ˚C sıcaklık aralığında tutmaya çalışacağız.
Peki termostat bu sıcaklık dengesini nasıl ayarlıyor? Bu sorunun cevabı ise elektrik akımını kapatıp açarak sistemin belirlenen sıcaklıkta tutulmasını sağlamaktadır. Bu analizimizde ısıtıcının alt tarafından 2000 W’lık ısı gücü ile ısıtılacaktır. Bu termal analizimizi 22.2˚C oda sıcaklığında ve kahvenin ilk sıcaklığı 90.5 ˚C olduğunu bilmekteyiz.
Analizimizi zamana bağlı gerçekleştireceğiz. Toplam analiz süremizi 3600 saniye olarak belirledik ve bu toplam süre içerisinde 60 saniye adımlarla sonuçları gözlemleyeceğiz. Şimdi yeni etüd diyerek termal analiz oluşturalım.
Öncelikle bileşenlere malzeme tanımlaması yapacağız. Burada kahve için özel olarak oluşturduğumuz malzememizi tanımlıyoruz.
Coffeepot olarak tanımlanan hazne kısmına cam, top olarak tanımlanan üst kapak kısmına ise Naylon6/10 seçimi yapıyoruz. Malzeme ataması tanımlandıktan sonra analiz ismine sağ tıklayarak özelliklere giriyoruz. Burada zaman tanımlamamızı yapacağız. Burada çözüm tipi olarak geçiciyi aktifleştirerek analiz süremizi giriyoruz.
Zamana bağlı bir analiz gerçekleştirdiğimiz için sisteme bir ilk sıcaklık tanımlamamız gerekmektedir.
Bunun için Termal Yüklerden sıcaklığı aktifleştirerek tanımlamaları yapıyoruz. Önce hazne ve üst kapak kısmına ilk sıcaklık olarak 22.2 ˚C tanımlaması gerçekleştiriyoruz.
Ardından kahveye de ilk sıcaklık olarak 90.5 ˚C tanımlaması gerçekleştiriyoruz.
Sistemimizin alt tarafından ısıtılacağını bloğumuzun başında söylemiştik. Şimdi bu ısı gücü tanımlamasını gerçekleştirelim.
İşte burada bloğumuzun konusunu da oluşturan termostat tanımlamasını gerçekleştireceğiz.
Bu işlemden sonra sistemin dış yüzeyleri ortam ile temas halinde olduğu için konveksiyon ile ısı taşınımı tanımlamamız gerekmektedir. Ortam sıcaklığını burada Kelvin(K) cinsinden giriyoruz.
Kahve yüzeyi de havayla temas ettiği için bu yüzeye de konveksiyon tanımlamamız gerekmektedir.
Termal analizimizi yürütebilmek için gerekli olan bütün parametreleri girmiş olduk. Şimdi ise Eğri tabanlı bir mesh uygulaması yaparak etüdümüzü yürütelim.
Analizimiz sonuçlandıktan sonra ilk bakacağımız sonuç Sıcaklık değişimi olacak.
Burada legend bar altında kaç adım oluştuğunu ve son adımdaki sonuçları gözlemlemekteyiz. Şayet diğer adımlardaki sonuçları gözlemlemek için legend bara sağ tıklayıp tanımı düzenle diyerek grafik adımlarından manuel seçim yapabiliriz.
Sonrasında Grafik Araçları içerisinden incelemeyi seçerek termostat noktasını seçiyoruz.
Burada aşağıdan Yanıt ifadesini seçerek tanımladığımız zaman boyunca sıcaklık değişiminin grafiğini inceliyelim.
Termostat konumundaki sıcaklık, izin verilen maksimum sıcaklığa ulaşana kadar artar. Aşağıdaki zaman adımlarında, termostat konumundaki sıcaklık izin verilen minimum değere düşene kadar termostat güç kaynağını kapatır, Daha sonra, kahve benzer soğutma ve ısıtma döngülerinden geçer. Bu şekil, çözüm süresinde ısı kaynağının durumunu (açık/kapalı) gösterir.
Sadece kahvenin sıcaklık değerine baktığımızda aşağıdaki sonuçta göreceğimiz gibi istediğimiz sıcaklık aralığında bulunmaktadır.
Yazımızı sonlandırmadan önce söylemek isterim ki birçok analiz projelerinizi SOLIDWORKS Simulation ile en efektif şekilde hayata geçirebilirsiniz. SOLIDWORKS hakkında, bu ve bunun gibi birçok içerik için bloğumuzu takip edebilirsiniz.
