PLM Group logo
  • +46 370 69 09 50
  • Webbshop
  • teamviewerTeamviewer
  • Support
  • LÖSNINGAR
    • 3D & 2D modellering
      • SOLIDWORKS 3D CAD
      • DraftSight
      • 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS
      • 3D CAD Cloud
      • Teknisk kommunikation
      • Design automation
      • Partnerprodukter
      • Electrical
    • 3DEXPERIENCE
      • 3DEXPERIENCE för ledningen
      • 3DEXPERIENCE för konstruktion
      • 3DEXPERIENCE för produktion
      • 3DEXPERIENCE för inköp
      • 3DEXPERIENCE för sälj & marknad
    • Datahantering
      • PDM – Produktdatahantering
      • Datahantering i molnet
      • HostPLM – PDM Professional i molnet
    • Virtuell testning
      • SOLIDWORKS Simulation
      • SOLIDWORKS Plastics
      • SOLIDWORKS Flow Simulation
    • Innovationsavtal
      • Utbildningsavtal
      • User Experience Agreement
      • Consultancy Agreement
      • Administrator Agreement
      • Partner Agreement
    • Skolor och startups
      • För startups
      • För inkubatorer
      • För skolor
      • För studenter
      • För forskare
    • Tjänster
      • Installationer
      • Uppdateringar
      • Implementationer
      • Integrationer
      • Konsulttjänster
  • Utbildning
  • 3D-Printing
    • 3D-skrivare
      • HP
      • Markforged
      • 3D Systems
      • Dyemansion
      • AM-Flow
    • 3D-scannrar
      • Peel 3D
      • Reverse engineering
      • Kroppsscanning
      • Konstbevarande
      • Kvalitetskontroll
    • Applikationer
      • 3d-print för jiggar och fixturer
      • 3d-print för slutprodukter
      • 3d-print för reservdelar
      • 3d-print för prototyper
      • 3d-print för verktyg
  • Kunskap
    • Blogg
    • Kundcase
    • Event och webbinarier
    • E-böcker
  • Varför PLM Group
    • Varför oss
    • Om oss
    • Möt teamet
    • Karriär
    • Kontakta oss
    • English
    • Dansk
    • Norsk
    • Suomi
    • Latviešu
    • Eesti

Hur snabbt svalnar en kopp kaffe?

Hur snabbt svalnar en kopp kaffe egentligen? Under en spännande och engagerande arbetsdag är det lätt att glömma den härliga, varma koppen kaffe som du ”precis” hällde upp. Och ganska ofta händer det att vi får hälla ut halvfulla koppar på grund av att kaffet har hunnit svalna. 

Frågan är: Hur lång tid tar det från att kaffet har hällts upp i koppen tills att det blir ”odrickbart” på grund av temperaturen? 

En metod för att ta reda på detta skulle utan tvekan vara att använda ett stoppur. Men som Application Engineers på PLM Group med tillgång till grym programvara, finns det naturligtvis andra analytiska tillvägagångssätt för att ta reda på svaret.

 

SOLIDWORKS Simuleringsstudie

Vi börjar med att skapa en CAD-modell av en kaffekopp.

Kopp med kaffe i SOLIDWORKS.

Följande parametrar vet vi:

  • Kaffets temperatur = 95 grader Celsius
  • Omgivningens temperatur = 20 grader Celsius
  • Naturlig konvektion till luft = 15 W/m^2.K

Det är logiskt att anta att kaffets nedkylning är en kombination av konvektion i luften och ledning till koppen.

För att minska problemstorleken har vi utnyttjat den cirkulära symmetrin och använt 2D termisk analys för denna beräkning. Genom att använda denna funktion i SOLIDWORKS Simulation, kan vi minska beräkningstiden avsevärt genom att bara titta på halva koppens tvärsnitt.

Definiera parametrarna i SOLIDWORKS.

Först definierar vi Keramiskt porslin (Ceramic porcelain) som material för koppen och vatten för kaffet.

Därefter definierar vi gränsvillkoren, med tanke på de redan kända parametrarna som nämns ovan.

Ställ in temperaturen.

Vi ville studera förändringarna över tid (hur lång tid det tar för kaffets temperatur att sjunka till 45 grader Celsius). Därför specificerade vi detta som en övergående studie (Transient study). Vi satte den totala lösningstiden till 1 timme (3 600 sekunder). Med tidssteg = 60 sekunder (plottar data varje minut).

Inställningar för tid i SOLDIWORKS.

Efter att ha genomfört studien kan vi animera temperaturfördelningen. Även om studien genomförts i 2D har vi fortfarande möjligheten att tolka resultaten i 3D med hjälp av ett 3D-diagram.

Vid den totala tiden på 1 timme kan vi tydligt se hur värmen från kaffet har överförts till koppen genom ledning och omgivningen genom konvektion. Det är bara i mitten av kaffet som vi fortfarande har en temperatur över 50 grader Celsius.

Mäter graderna i SOLIDWORKS.

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

Vi kan se att kaffet efter 1 timme är som kallast längst koppens kant och att temperaturen ligger på  lite under 32,5 grader Celsius.

Resultatet.

Resultat

Eftersom detta är en övergående analys kan vi lätt hitta vid vilken tidpunkt som detta inträffar med hjälp av ett resultatdiagram. När vi tittar på diagrammet ser vi att den korsar vid 45 grader vid 1225 sekunder = 20,5 minuter.

Slutsatsen är därför att om vi vill njuta av vårt kaffe medan det har en temperatur över 45 grader måste vi dricka det inom 20 minuter. 

Resultatet visar 20 minuter.

Men nu tar vi det ett steg längre!

Vad händer om vi har en varm kopp?

Att förvärma en kopp är ett gammalt knep för att hålla kaffet varmt under en längre tid. Så naturligtvis så måste vi testa detta också.

Vi skapar därför en studie där vi ändrar koppens initiala temperatur till 90 grader Celsius.

Om vi tittar på diagrammet nedan kan vi se att förvärmningen av koppen inte gav mer än 1,5 graders skillnad efter 20 minuter.

Vi kan också se att förvärmningen har störst effekt inom de 13 första minuterna (768 sekunder), och efter den tiden så utjämnas temperaturerna mellan de två experimenten. Detta beteende är som förväntat eftersom ju större temperaturskillnaden mellan objektet och omgivningen – desto snabbare blir kylningen.

Då utjämnas temperaturen.

Bonusstudie

Som en bonus ville Stian testa hur lång tid det tar innan koppen blir obehagligt varm att röra vid. Han gjorde därför en studie på 20 sekunder efter att kaffet hällts upp i koppen. I den här studien upptäckte han att koppen värms upp av kaffet och har en temperatur på 60 grader på utsidan efter cirka 12 sekunder. Vid denna tidpunkt skulle vi behöva handskar för att hålla i den.

Hur lång tid tar det för koppen att bli alldeles för varm i SOLIDWORKS.

Alla studier i detta experiment utfördes med SOLIDWORKS Thermal studies som ingår i  SOLIDWORKS Simulation Professional-paketet. Inga kaffekoppar skadades under försöken.

Stian Mork bjuder på en selfie med en kopp kaffe.

Njut av kaffet och din arbetsdag!

 

Stian Mork

 

Stian Mork &
Eirin Holmstrøm

Publicerad i Simulation
Taggar Kaffe, Kopp, Simulation, Simulering, SolidWorks

Relaterade inlägg

Relaterade inlägg

Nyckeln till tio innovationstyper

Företagsledare är överens om att innovation är viktigt, men det är svårt att definiera det. Vaga definitioner som "processen att förnya" eller "att göra förändringar i något etablerat, särskilt genom att införa nya metoder, idéer eller produkter" klargör ingenting...

Läs mer

18 frågor från webinariet PDM i molnet

Vad är 3DEXPERIENCE? Hur ser man revisionshistoriken? Hur ser äganderätten ut? Under webinariet PDM i molnet ställdes många insiktsfulla frågor av våra deltagare. I detta blogginlägg svarar Jonas Sörell, Technical Specialist på PLM Group, på era frågor.

Läs mer

Vad är 3DEXPERIENCE platform?

Att säga att de senaste månaderna varit utmanande för företagen är en underdrift för de flesta yrkesverksamma inom vårt område. Molnlösningar och digitalisering är framtiden för CAD och produktutveckling...

Läs mer

Om oss

Med vår mångåriga erfarenhet gör vi tillverkande företag från en rad olika branscher och länder innovativa. Men var började allt?

Läs mer

Kontakta oss

Vi förstår att det är ett stort beslut att investera i framtiden. Utifrån dina drömmar och ambitioner hjälper vi dig att skapa en plan som tar dig i mål. Kontakta oss idag, så guidar vi dig varje steg på vägen mot framgång.

PLM Group logo
  • Kontakt
  • PLM Group Sverige AB
  • Margretelundsvägen 1
  • 331 34 Värnamo
  • Sweden
  • Tel: +46 370 69 09 50
  • customersuccess@plmgroup.se
  • Länkar
  • Kontakta oss
  • Support
  • Integritets- och cookiepolicy
  • Villkor
  • 3d-printing villkor
  • E-böcker
  • LinkedIn
  • YouTube
  • Facebook
  • Instagram