PLM Group logo
  • +47 63 94 20 20
  • Webshop
  • teamviewerTeamviewer
  • Support
  • Løsninger
    • 3D- & 2D-modellering
      • SOLIDWORKS 3D CAD
      • DraftSight
      • 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS
      • 3D CAD Cloud
      • Teknisk kommunikasjon
      • Design Automation
      • Electrical
      • Partnerprodukter
    • 3DEXPERIENCE
      • 3DEXPERIENCE for innkjøp
      • 3DEXPERIENCE for ledelsen
      • 3DEXPERIENCE for produksjon
      • 3DEXPERIENCE for konstruksjon
      • 3DEXPERIENCE for salg og markedsføring
    • Datahåndtering
      • PDM – Produktdatahåndtering
      • Datahåndtering i skyen
      • HostPLM – PDM Professional i skyen
    • Virtuell testing
      • SOLIDWORKS Simulation
      • SOLIDWORKS Flow Simulation
      • SOLIDWORKS Plastics
    • Innovation Agreements
      • User Competence Agreement
      • User Experience Agreement
      • Consultancy Agreement
      • Administrator Agreement
      • Partner Agreement
    • Skole & Start-ups
      • For undervisere
      • For studenter
      • For forskning og utvikling
      • For inkubatorer
      • For oppstartsbedrifter
    • Tjenester
      • Installasjoner
      • Oppgraderinger
      • Implementeringer
      • Integrasjoner
      • Konsulenttjenester
  • Kurs
  • 3D-printing
    • 3D-Printere
      • 3D Systems
      • Markforged
      • HP
    • 3D-Scannere
      • Peel 3D
    • Applikasjoner
      • 3D-printere for jigger og fiksturer
      • 3D-printere for produksjonsverktøy
      • 3D-printere for prototyper
      • 3D-printere for reservedeler
      • 3D-printere for produksjon
    • Postprocessing
      • PostProcess Technologies
      • Dyemansion
      • AM-Flow
  • Ressurser
    • Blogg
    • Kundehistorier
    • Eventer og webinarer
    • E-bøker
  • Hvorfor PLM Group
    • Hvorfor oss
    • Om oss
    • Møt teamet
    • Karriere
    • Kontakt oss
    • English
    • Svenska
    • Dansk
    • Suomi
    • Latviešu
    • Eesti

SOLIDWORKS Simulation studie: Hvor raskt blir kaffen kald?

Hvor raskt blir kaffen kald? Det er et spørsmål som vi går nærmere inn på i denne artikkelen ved hjelp av SOLIDWORKS Simulation. I en spennende og engasjerende arbeidsdag er det fort gjort å glemme og drikke kaffen som man har vært og hentet seg. Titt og ofte må jeg slå ut halve kopper på grunn av at kaffen har blitt kald.

Spørsmålet er: Hvor lang tid tar det fra kaffen helles i koppen til den blir «udrikkelig»?

En metode å finne ut dette på ville selvfølgelig være å benytte stoppeklokke, men som applikasjonsingeniør i PLM Group med tilgang til all verdens flott programvare, finnes det selvfølgelig mer analytiske måter å tilnærme seg løsningen på dette spørsmålet.

SOLIDWORKS Simulation Studie

Jeg startet med å modellere opp en kopp med kaffe.

solidworks kaffekop
SOLIDWORKS-modell av kaffekrus

Følgende parametre er kjent:

  • Kaffens temperatur = 95 grader Celsius
  • Omgivelsenes temperatur = 20 grader Celsius
  • Naturlig konveksjon til luft = 15 W/m^2.K

Det er naturlig å anta at varmetapet i kaffen skjer gjennom en kombinasjon av konveksjon til luft, og gjennom konduksjon til koppen.

For å redusere problemet utnyttet jeg sirkulærsymmetri og satt opp dette som en 2D termisk analyse. Ved bruk av denne funksjonen i SOLIDWORKS Simulation, kan man analysere kun halve tversnittet av koppen noe som reduserer løsningstiden betraktelig.

2D forenkling
2D-tegning

Jeg definerte Keramisk porselen som materiale på koppen og Vann som materiale for kaffen.

Jeg satte deretter opp betingelsene med tanke på parameterne ovenfor.

Thermal Loads
Thermal Loads

Jeg ønsket her å se på endringer over tid (hvor lang tid tar det før temperaturen i kaffen har sunket til 45 grader). Spesifiserte derfor Transient studie. Satte en total løsningstid på 1 time (3600 sek) med tidssteg = 60 sek (plotter data hvert minutt).

Thermal options
Velg «Transient» Solution type

Etter endt kjøring kunne jeg animere temperaturdistribusjonen. Selv om analysen er kjørt i 2D har vi fortsatt mulighet til å tolke resultatene i 3D ved bruk av 3D plot.

Ved totaltiden 1 time ser vi tydelig hvordan varmen fra kaffen har blitt overført til koppen gjennom konduksjon samt ut til omgivelsene gjennom konveksjon. Det er kun i senter av kaffen hvor vi fortsatt har over 50 grader celsius.

Temperaturfordeling
Temperaturfordeling

 

https://plmgroup.eu/wp-content/uploads/coffe-cup-simulation.mp4

Vi finner at den laveste temperaturen på kaffen etter 1 time ligger øverst langs veggen på koppen og er rett i underkant av 32.5 grader.

Koldest yderst på koppen
Varmefordeling

Resultat – Hvor lang tid tar det før kaffen er kald?

Med tanke på at dette er en transientanalyse så kan vi enkelt finne ut ved hvilken tid dette oppstår ved bruk av responsgraf. Vi ser at grafen krysser 45 grader ved 1225 sek = 20.5 minutter.

Konklusjonen er altså at dersom man ønsker å nyte kaffen sin ved en temperatur mer enn 45 grader, må den drikkes innen 20 minutter.

Temperatur
Temperatur ved 40 min.

Men la oss ta ett steg videre.

Hva med en forvarmet kopp?

Men hva med forvarming av koppen, spør du kanskje da. Ja, forvarming er jo et gammel kjent triks for å få kaffen til å holde seg varm lenger.

Dette måtte selvfølgelig også testes. Jeg satte derfor opp et studie hvor jeg endret innledende varme på selve koppen til 90 grader.

Om man ser på den grafen nedenfor så ga ikke forvarmingen mer enn 1,5 grader forskjell etter 39 minutter, størst effekt innenfor de 13 første minuttene (768 sekunder), etter dette utjevner temperaturene seg mellom de 2 forsøkene (dette er som forventet siden større temperaturforskjell mellom objekt og omgivelser fører til raskere nedkjøling).

Temperatur ved forvarmning
Temperatur ved forvarmning

Bonus-studie

Som en bonus ønsket jeg å sjekke hvor lang tid det tok før det ble ubehagelig varmt å ta på koppen. Jeg kjørte derfor en analyse hvor jeg satt totaltiden til 20 sek etter at kaffen var slått i koppen. Jeg fant at koppen blir varmet opp av kaffen og at vi treffer 60 grader på utsiden av koppen etter rundt 12 sek, da er det på tide å begynne å bruke hanken.

20 sekunder
Response Graph 20 sekunder

Samtlige studier i dette eksperimentet er gjennomført med SOLIDWORKS Thermal, som er den del av SOLIDWORKS Simulation Professional pakken.

kaffeselfie
Stian Mork

Livet er ikke det verste man har, men om litt er kaffen kald.

Stian Mork

 

Stian Mork &
Eirin Holmstrøm

 

Publisert i PLM Group news
Tagger professional, simulation, solidworks, termisk, transient

Relaterte artikler

Related Posts

Bli bedre med SOLIDWORKS Simulation!

SOLIDWORKS Simulation er et kraftfullt verktøy som lar deg teste og forbedre produkter før de i de hele tatt er produsert. Om du ikke er den som sitter og gjør beregninger dag ut og dag inn, så kjenne...

Les mer

Nekkar revolusjonerer med SOLIDWORKS Flow Simulation

Nekkar jobber for å minimere miljøpåvirkningene med deres innovative fiskemerd. SOLIDWORKS Flow Simulation bidrar til at de kan redusere kostnader, samtidig som de øker kvaliteten. Les historien deres, og finn ut hvordan de jobber for å revolusjonere havbruksnæringen.

Les mer

Polygonmodeller: Disse mulighetene har du i SOLIDWORKS

Du har kanskje opplevd det før – modellen du ser på skjermen er delt opp i mange trekantede flater i ulike størrelser, som til sammen utgjør noe som ligner på den modellen du forventet å se. I slike tilfeller har du en modell som består av polygoner.

Les mer

Om oss

Med mange års erfaring hjelper vi virksomheter innovere innen en rekke bransjer i seks forskjellige land. Men hvor startet det?

lær mer

Ta kontakt

Vi forstår at det er en stor avgjørelse å investere i fremtiden. Av den grunn tar vi gjerne en samtale med deg om dine mål, og hvordan du på best mulig måte kan nå dem. Ta kontakt i dag, slik at vi sammen kan finne riktig vei til suksess.

PLM Group logo
  • Kontakt
  • PLM Group Norge AS
  • Torvet 6, 2000
  • Lillestrøm
  • Tlf: +47 63 94 20 20
  • info@plmgroup.no
  • Orgnr. 961885515
  • Quick Links
  • Kontakt oss
  • Support
  • Retningslinjer for personvern og informasjonskapsler
  • Generelle vilkår og betingelser
  • 3D-print vilkår og betingelser
  • E-bøker
  • LinkedIn
  • YouTube
  • Facebook
  • Instagram