Теплообменник

Промежуточный охладитель или вентилятор рециркуляции выхлопного газа (EGR)

Библиотека:
Powertrain Blockset / Движение / Компоненты Двигателя внутреннего сгорания / Основной Поток

Описание

Блок Heat Exchanger моделирует теплообменник, например, промежуточный охладитель или вентилятор рециркуляции выхлопного газа (EGR). Входное отверстие (порт C) соединяется с компонентом потока механизма (ограничение потока, компрессор, турбина или блок двигателя). Выход (порт B) соединяется с объемом (объем управления или среда). На основе восходящей температуры, эффективности теплообменника и охлаждающейся средней температуры, блок определяет уровень теплопередачи и нисходящую температуру.

Для эффективности теплообменника и охлаждающейся средней температуры, можно задать или постоянное значение или внешний вход. Например, если вы задаете эффективность теплообменника, которая является:

Равный 1, нисходящая температура равна охлаждающейся средней температуре.
Равный 0, нет никакой теплопередачи к охлаждающемуся носителю. Нисходящая температура равна восходящей температуре.

Блок не принимает перепада давления. К образцовому падению давления используйте блок Flow Restriction.

Уравнения

Блок Heat Exchanger реализует уравнения, которые используют эти переменные.

$T_{u p s t r}$	Восходящая температура
$T_{d n s t r}$	Нисходящая температура
$T_{c o o l}$	Охлаждение средней температуры
$T_{c o o l, c n s t}$	Постоянная температура носителя охлаждения
$T_{c o o l, i n p u t}$	Внешний вход, охлаждающий среднюю температуру
$ε$	Эффективность теплообменника
$ε_{c n s t}$	Постоянная эффективность теплообменника
$ε_{i n p u t}$	Введите эффективность теплообменника
$c_{p}$	Удельная теплоемкость в постоянном давлении
$q_{h t}$	Уровень теплопередачи теплообменника
$p_{f l w, i n}$	Давление во входном отверстии
$p_{v o l, o u t}$	Давление при выходе
$T_{v o l, o u t}$	Температура при выходе
$h_{v o l, o u t}$	Определенная энтальпия при выходе
$q_{i n}$	Уровень теплового потока во входном отверстии
$q_{o u t}$	Уровень теплового потока при выходе
$\dot{m}$	Скорость потока жидкости массы теплообменника
$T_{f l w, i n}$	Температура во входном отверстии
$T_{i n}$	Теплообменник вставил температуру
$T_{o u t}$	Выходная температура теплообменника
$h_{i n}$	Вставьте определенную энтальпию

Эффективность теплообменника

Эффективность теплообменника измеряет эффективность теплопередачи от входящей горячей жидкости до охлаждающегося носителя:

$ε = \frac{T_{u p s t r} - T_{d n s t r}}{T_{u p s t r} - T_{c o o l}}$

В идеальном теплообменнике нисходящая температура равняется охлаждающейся температуре. Эффективность равна 1.

$\begin{array}{l} T_{d n s t r} = T_{c o o l} \\ ε = 1 \end{array}$

Блок Heat Exchanger использует эффективность, чтобы определить нисходящую температуру и уровень теплопередачи.

$\begin{array}{l} T_{d n s t r} = T_{u p s t r} - ε (T_{u p s t r} - T_{c o o l}) \\ q_{h t} = \dot{m} c_{p} (T_{u p s t r} - T_{d n s t r}) \end{array}$

Поток жидкости

Поскольку блок не принимает перепада давления, $P_{f l w, i n} = P_{v o l, o u t}$ .

Связь компонента потока с входным отверстием теплообменника определяет направление массового потока. На основе массового направления скорости потока жидкости применяются эти уравнения температурного и теплового потока.

Поток жидкости	Массовая скорость потока жидкости	Температуры и тепловой поток
Передайте — От компонента потока механизма до объема выхода	$\dot{m} \geq 0$	$\begin{array}{l} T_{u p s t r} = T_{f l w, i n} \\ T_{i n} = T_{u p s t r} \\ T_{o u t} = T_{d n s t r} \\ q_{o u t} = \dot{m} c_{p} T_{d n s t r} \end{array}$
Реверс — С объема выхода на механизм течет компонент	$\dot{m} < 0$	$\begin{array}{l} T_{u p s t r} = T_{v o l, o u t} \\ T_{i n} = T_{d n s t r} \\ T_{o u t} = T_{v o l, o u t} \\ h_{i n} = c_{p} T_{d n s t r} \\ q_{o u t} = \dot{m} h_{v o l, o u t} \end{array}$

Поток жидкости

Массовая скорость потока жидкости

Температуры и тепловой поток

Передайте — От компонента потока механизма до объема выхода

$\dot{m} \geq 0$

$\begin{array}{l} T_{u p s t r} = T_{f l w, i n} \\ T_{i n} = T_{u p s t r} \\ T_{o u t} = T_{d n s t r} \\ q_{o u t} = \dot{m} c_{p} T_{d n s t r} \end{array}$

Реверс — С объема выхода на механизм течет компонент

$\dot{m} < 0$

$\begin{array}{l} T_{u p s t r} = T_{v o l, o u t} \\ T_{i n} = T_{d n s t r} \\ T_{o u t} = T_{v o l, o u t} \\ h_{i n} = c_{p} T_{d n s t r} \\ q_{o u t} = \dot{m} h_{v o l, o u t} \end{array}$

Учет степени

Для учета степени блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` — Степень передается между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока	`PwrHeatFlwIn`	Уровень теплового потока в порте C	_qin
		`PwrHeatFlwOut`	Уровень теплового потока в порте B	- _qout
	`PwrNotTrnsfrd` — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrHeatTrnsfr`	Уровень теплопередачи к охлаждению носителя	- _qht
	`PwrStored` — Сохраненный тариф на энергоносители изменения Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение		Не используемый

Порты

Входной параметр

развернуть все

`C` Вставьте массовую скорость потока жидкости, уровень теплового потока, температуру, массовые части
двухсторонний порт коннектора

Шина, содержащая теплообменник:

MassFlwRate — Массовая скорость потока жидкости во входном отверстии, $\dot{m}$ , в kg/s
HeatFlwRate — Уровень теплового потока во входном отверстии, $q_{i n}$ , в J/s
Temp — Температура во входном отверстии, $T_{f l w, i n}$ , в K
MassFrac — Вставьте массовые части, безразмерные.
А именно, шина с этими массовыми частями:
- O2MassFrac — Кислород
- N2MassFrac — Азот
- UnbrndFuelMassFrac — Незаписанное топливо
- CO2MassFrac — Углекислый газ
- H2OMassFrac — Вода
- COMassFrac — Угарный газ
- NOMassFrac — Азотная окись
- NO2MassFrac — Диоксид азота
- NOxMassFrac — Азотный диоксид окиси и азота
- PmMassFrac — Твердые примеси в атмосфере
- AirMassFrac — Воздух
- BrndGasMassFrac — Отработавший газ

`B` Давление объема выхода, температура, энтальпия, массовые части
двухсторонний порт коннектора

Шина, содержащая теплообменник:

Prs — Давление при выходе, $p_{v o l, o u t}$ , в Pa
Temp — Температура при выходе, $T_{v o l, o u t}$ , в K
Enth — Определенная энтальпия при выходе, $h_{v o l, o u t}$ , в J/kg
MassFrac — Части массы выхода, безразмерные.
А именно, шина с этими массовыми частями:
- O2MassFrac — Кислород
- N2MassFrac — Азот
- UnbrndFuelMassFrac — Незаписанное топливо
- CO2MassFrac — Углекислый газ
- H2OMassFrac — Вода
- COMassFrac — Угарный газ
- NOMassFrac — Азотная окись
- NO2MassFrac — Диоксид азота
- NOxMassFrac — Азотный диоксид окиси и азота
- PmMassFrac — Твердые примеси в атмосфере
- AirMassFrac — Воздух
- BrndGasMassFrac — Отработавший газ

`Effct` — Эффективность теплообменника
`scalar`

Эффективность теплообменника, $ε_{i n p u t}$ .

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите External input для параметра Effectiveness model.

`CoolTemp` — Охлаждение средней температуры
скаляр

Охлаждение средней температуры, $T_{c o o l, i n p u t}$ .

Зависимости

Чтобы создать этот порт, выберите External input для параметра Cooling medium temperature input.

Вывод

развернуть все

`Информация` Сигнал шины
шина

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

Сигнал			Описание	Модули
`InletTemp`			Теплообменник вставил температуру	K
`OutletTemp`			Выходная температура теплообменника	K
`HeatTrnsfrRate`			Уровень теплопередачи теплообменника	J/s
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrHeatFlwIn`	Уровень теплового потока в порте C	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrHeatFlwOut`	Уровень теплового потока в порте B	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrHeatTrnsfr`	Уровень теплопередачи к охлаждению носителя	W
	`PwrStored`		Не используемый

`C` Вставьте давление потока, температуру, энтальпию, массовые части
двухсторонний порт коннектора

Шина, содержащая теплообменник:

Prs — Давление во входном отверстии, $p_{f l w, i n}$ , в Pa
Temp — Температура во входном отверстии, $T_{i n}$ , в K
Enth — Определенная энтальпия во входном отверстии, $h_{i n}$ , в J/kg
MassFrac — Вставьте массовые части, безразмерные.
А именно, шина с этими массовыми частями:
- O2MassFrac — Кислород
- N2MassFrac — Азот
- UnbrndFuelMassFrac — Незаписанное топливо
- CO2MassFrac — Углекислый газ
- H2OMassFrac — Вода
- COMassFrac — Угарный газ
- NOMassFrac — Азотная окись
- NO2MassFrac — Диоксид азота
- NOxMassFrac — Азотный диоксид окиси и азота
- PmMassFrac — Твердые примеси в атмосфере
- AirMassFrac — Воздух
- BrndGasMassFrac — Отработавший газ

`B` Скорость потока жидкости массы объема выхода, уровень теплового потока, температура, массовые части
двухсторонний порт коннектора

Шина, содержащая теплообменник:

MassFlwRate — Массовая скорость потока жидкости при выходе, $\dot{m}$ , в kg/s
HeatFlwRate — Уровень теплового потока при выходе, $q_{o u t}$ , в J/s
Temp — Температура при выходе, $T_{o u t}$ , в K
MassFrac — Части массы выхода, безразмерные.
А именно, шина с этими массовыми частями:
- O2MassFrac — Кислород
- N2MassFrac — Азот
- UnbrndFuelMassFrac — Незаписанное топливо
- CO2MassFrac — Углекислый газ
- H2OMassFrac — Вода
- COMassFrac — Угарный газ
- NOMassFrac — Азотная окись
- NO2MassFrac — Диоксид азота
- NOxMassFrac — Азотный диоксид окиси и азота
- PmMassFrac — Твердые примеси в атмосфере
- AirMassFrac — Воздух
- BrndGasMassFrac — Отработавший газ

Параметры

развернуть все

Блокируйте опции

`Effectiveness model` — Тип модели для эффективности тепла
`Constant` (значение по умолчанию) | `External input`

Тип модели, чтобы вычислить эффективность теплообменника.

Зависимости

Выбор External input создает порт Effct.
Выбор Constant включает параметр Heat exchanger effectiveness, ep_cnst.

`Cooling medium temperature input` — Задайте тип
`Constant` (значение по умолчанию) | `External input`

Охлаждение среднего температурного входа.

Зависимости

Выбор External input создает порт CoolTemp.
Выбор Constant включает параметр Cooling medium temperature, T_cool_cnst.

`Image type` — Цвет значка
`Intercooler` (значение по умолчанию) | `EGR cooler`

Блокируйте цвет значка:

Intercooler для синего, чтобы указать на промежуточный охладитель
EGR cooler для красного, чтобы указать на охлаждение рециркуляции выхлопного газа (EGR)

`Heat exchanger effectiveness, ep_cnst` — Эффективность
`scalar`

Постоянная эффективность теплообменника, $ε_{c n s t}$ .

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Constant для параметра Effectiveness model.

`Cooling medium temperature, T_cool_cnst` — Температура
`scalar`

Постоянная температура носителя охлаждения, $T_{c o o l, c n s t}$ , в K.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Constant для параметра Cooling medium temperature input.

`Specific heat at constant pressure, cp` — Удельная теплоемкость
`scalar`

Удельная теплоемкость в постоянном давлении, $c_{p}$ , в J / (kg*K).

Ссылки

[1] Эрикссон, Ларс и Нильсен, Ларс. Моделирование и управление механизмов и автомобильных трансмиссий. Чичестер, Западный Сассекс, Соединенное Королевство: John Wiley & Sons Ltd, 2014.

Документация

Теплообменник

Описание

Уравнения

Эффективность теплообменника

Поток жидкости

Учет степени

Порты

Входной параметр

`C` Вставьте массовую скорость потока жидкости, уровень теплового потока, температуру, массовые части
двухсторонний порт коннектора

`B` Давление объема выхода, температура, энтальпия, массовые части
двухсторонний порт коннектора

`Effct` — Эффективность теплообменника
`scalar`

Зависимости

`CoolTemp` — Охлаждение средней температуры
скаляр

Зависимости

Вывод

`Информация` Сигнал шины
шина

`C` Вставьте давление потока, температуру, энтальпию, массовые части
двухсторонний порт коннектора

`B` Скорость потока жидкости массы объема выхода, уровень теплового потока, температура, массовые части
двухсторонний порт коннектора

Параметры

Блокируйте опции

`Effectiveness model` — Тип модели для эффективности тепла
`Constant` (значение по умолчанию) | `External input`

Зависимости

`Cooling medium temperature input` — Задайте тип
`Constant` (значение по умолчанию) | `External input`

Зависимости

`Image type` — Цвет значка
`Intercooler` (значение по умолчанию) | `EGR cooler`

`Heat exchanger effectiveness, ep_cnst` — Эффективность
`scalar`

Зависимости

`Cooling medium temperature, T_cool_cnst` — Температура
`scalar`

Зависимости

`Specific heat at constant pressure, cp` — Удельная теплоемкость
`scalar`

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2017a

Документация Powertrain Blockset

Поддержка

Документация

Теплообменник

Описание

Уравнения

Эффективность теплообменника

Поток жидкости

Учет степени

Порты

Входной параметр

C Вставьте массовую скорость потока жидкости, уровень теплового потока, температуру, массовые части двухсторонний порт коннектора

B Давление объема выхода, температура, энтальпия, массовые части двухсторонний порт коннектора

Effct — Эффективность теплообменника scalar

Зависимости

CoolTemp — Охлаждение средней температуры скаляр

Зависимости

Вывод

Информация Сигнал шины шина

C Вставьте давление потока, температуру, энтальпию, массовые части двухсторонний порт коннектора

B Скорость потока жидкости массы объема выхода, уровень теплового потока, температура, массовые части двухсторонний порт коннектора

Параметры

Блокируйте опции

Effectiveness model — Тип модели для эффективности тепла Constant (значение по умолчанию) | External input

Зависимости

Cooling medium temperature input — Задайте тип Constant (значение по умолчанию) | External input

Зависимости

Image type — Цвет значка Intercooler (значение по умолчанию) | EGR cooler

Heat exchanger effectiveness, ep_cnst — Эффективность scalar

Зависимости

Cooling medium temperature, T_cool_cnst — Температура scalar

Зависимости

Specific heat at constant pressure, cp — Удельная теплоемкость scalar

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2017a

Документация Powertrain Blockset

Поддержка

`C` Вставьте массовую скорость потока жидкости, уровень теплового потока, температуру, массовые части
двухсторонний порт коннектора

`B` Давление объема выхода, температура, энтальпия, массовые части
двухсторонний порт коннектора

`Effct` — Эффективность теплообменника
`scalar`

`CoolTemp` — Охлаждение средней температуры
скаляр

`Информация` Сигнал шины
шина

`C` Вставьте давление потока, температуру, энтальпию, массовые части
двухсторонний порт коннектора

`B` Скорость потока жидкости массы объема выхода, уровень теплового потока, температура, массовые части
двухсторонний порт коннектора

`Effectiveness model` — Тип модели для эффективности тепла
`Constant` (значение по умолчанию) | `External input`

`Cooling medium temperature input` — Задайте тип
`Constant` (значение по умолчанию) | `External input`

`Image type` — Цвет значка
`Intercooler` (значение по умолчанию) | `EGR cooler`

`Heat exchanger effectiveness, ep_cnst` — Эффективность
`scalar`

`Cooling medium temperature, T_cool_cnst` — Температура
`scalar`

`Specific heat at constant pressure, cp` — Удельная теплоемкость
`scalar`

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.