Интерфейс теплообменника (TL)
Тепловой интерфейс между тепловой жидкостью и ее средой
Библиотека
Жидкая Сеть Соединяет интерфейсом/Нагревает с Компонентами Обменников/Основного принципа
Описание
Блок Heat Exchanger Interface (TL) моделирует перепад давления и изменение температуры между тепловым жидким входным отверстием и выходом теплового интерфейса. Объединитесь с блоком E-NTU Heat Transfer, чтобы смоделировать уровень теплопередачи через интерфейс между двумя жидкостями.
Массовый баланс
Форма массового уравнения баланса зависит от динамической установки сжимаемости. Если параметр Fluid dynamic compressibility устанавливается на Off, массовое уравнение баланса
где:
и массовые скорости потока жидкости в интерфейс через порты A и B.
Если параметр Fluid dynamic compressibility устанавливается на On, массовое уравнение баланса
где:
p является давлением теплового жидкого объема.
T является температурой теплового жидкого объема.
α является изобарным тепловым коэффициентом расширения теплового жидкого объема.
β является изотермическим объемным модулем теплового жидкого объема.
ρ является массовой плотностью теплового жидкого объема.
V является объемом тепловой жидкости в интерфейсе теплообменника.
Баланс импульса
Баланс импульса в интерфейсе теплообменника зависит от жидкой динамической установки сжимаемости. Если Жидкий динамический параметр сжимаемости устанавливается на On, баланс импульса включает внутреннее давление интерфейса теплообменника явным образом. Баланс импульса в половине объема между портом A и внутренним интерфейсным узлом вычисляется как
в то время как в половине объема между портом B и внутренним интерфейсным узлом это вычисляется как
где:
p A и p B является давлениями в портах A и B.
p является давлением во внутреннем узле интерфейсного объема.
Потеря Δp, A и Потеря Δp, B являются падением давления между портом A и внутренним интерфейсным узлом и между портом B и внутренним интерфейсным узлом.
Если Жидкий динамический параметр сжимаемости устанавливается на Off, баланс импульса в интерфейсном объеме вычисляется непосредственно между портами A и B как
Вычисления падения давления
Точная форма условий падения давления зависит от установки Pressure loss parameterization в диалоговом окне блока. Если параметризация падения давления установлена в Constant loss coefficient, падение давления в половине объема, смежного с портом A,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
μ A и μ B является жидкими динамическими вязкостями в портах A и B.
Потеря CP является параметром Pressure loss coefficient, заданным в диалоговом окне блока.
Re L является верхней границей числа Рейнольдса для режима ламинарного течения.
Re T является нижней границей числа Рейнольдса для режима турбулентного течения.
D h, p является гидравлическим диаметром для вычислений падения давления.
ρ A и ρ B является жидкой массовой плотностью в портах A и B.
Min S является общей минимальной областью свободного потока.
Если параметризация падения давления установлена в Correlations for tubes, падение давления в половине объема, смежного с портом A,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
Нажатие L является длиной пути потока от входного отверстия до выхода.
L добавляет, совокупная эквивалентная продолжительность локальных сопротивлений.
f T, A и f T, B является бурным режимом факторы трения Дарси в портах A и B.
Трение Дарси включает половину объема, смежного с портом A,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
r является внутренней поверхностной абсолютной шероховатостью.
Если параметризация падения давления установлена в Tabulated data — Darcy friction factor vs. Reynolds number, падение давления в половине объема, смежного с портом A,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
λ является форм-фактором для ламинарного течения вязкое трение.
f (Re A) и f (Re B) является факторами трения Дарси в портах A и B. Блок получает факторы трения из сведенных в таблицу данных, заданных относительно числа Рейнольдса.
Если параметризация падения давления установлена в Tabulated data — Euler number vs. Reynolds number, падение давления в половине объема, смежного с портом A,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
Eu (Re L) является Число Эйлера в верхней границе числа Рейнольдса для ламинарных течений.
Eu (Re A) и Eu (Re B) являются Числа Эйлера в портах A и B. Блок получает Числа Эйлера из сведенных в таблицу данных, заданных относительно числа Рейнольдса.
Энергетический баланс
Энергетический баланс в интерфейсе теплообменника зависит от жидкой динамической установки сжимаемости. Если Жидкий динамический параметр сжимаемости устанавливается на On, энергетический баланс
где:
U является внутренней энергией, содержавшейся в объеме интерфейса теплообменника.
Φ A и Φ B является энергетическими скоростями потока жидкости через порты A и B в объем интерфейса теплообменника.
Q H является уровнем теплового потока через порт H, представляя интерфейсную стену, в объем интерфейса теплообмена.
Внутренние энергетические производные заданы как
и
где u является определенной внутренней энергией тепловой жидкости или внутренней энергией, содержавшейся в модульной массе того же самого.
Если Жидкий динамический параметр сжимаемости устанавливается на Off, тепловая жидкая плотность обработана как константа. Объемный модуль затем эффективно бесконечен и тепловой содействующий нуль расширения. Производные давления и температуры сжимаемого случая исчезают, и об энергетическом балансе вновь заявляют как
где E является общей внутренней энергией несжимаемой тепловой жидкости, или
Корреляции теплопередачи
Блок вычисляет и выводит содействующее значение теплопередачи жидкой стены. Вычисление зависит от установки Heat transfer coefficient specification в диалоговом окне блока. Если содействующей спецификацией теплопередачи является Constant heat transfer coefficient, коэффициент теплопередачи является просто постоянным значением, заданным в диалоговом окне блока,
где:
h L-W является коэффициентом теплопередачи жидкой стены.
Const h является Liquid-wall heat transfer coefficient value, заданный в диалоговом окне блока.
Для всей другой содействующей параметризации теплопередачи коэффициент теплопередачи задан как среднее арифметическое коэффициентов теплопередачи порта:
где:
h A и h B является коэффициентами теплопередачи жидкой стены в портах A и B.
Коэффициент теплопередачи в порте A
в то время как в порте B это
где:
Nu A и Nu B является цифрами Nusselt в портах A и B.
k A и k B является тепловыми проводимостями в портах A и B.
D h, тепло является гидравлическим диаметром для вычислений теплопередачи.
Гидравлический диаметр, используемый в вычислениях теплопередачи, задан как
где:
Тепло L является длиной пути потока, используемой в вычислениях теплопередачи.
Тепло S является общей площадью поверхности теплопередачи.
Вычисления номера Nusselt
Вычисление номера Nusselt зависит от установки Heat transfer coefficient specification в диалоговом окне блока. Если спецификация теплопередачи установлена в Correlations for tubes, номер Nusselt в порте A
в то время как в порте B это
где:
Nu L является значением Nusselt number for laminar flow heat transfer, заданным в диалоговом окне блока.
Pr A и Pr B является числами Прандтля в портах A и B.
Если спецификация теплопередачи установлена в Tabulated data — Colburn data vs. Reynolds number, номер Nusselt в порте A
в то время как в порте B это
где:
j (Re A, тепло) и j (Re B, тепло) является цифрами Colburn в портах A и B. Блок получает цифры Colburn из сведенных в таблицу данных, обеспеченных как функция числа Рейнольдса.
Re A, тепло и Re B, тепло является числами Рейнольдса на основе гидравлических диаметров для вычислений теплопередачи в портах A и B. Этот параметр задан в порте как
и в порте B как
Если спецификация теплопередачи установлена в Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number, номер Nusselt в порте A
в то время как в порте B это
Гидравлические вычисления диаметра
Гидравлический диаметр, используемый в вычислениях теплопередачи, может отличаться от используемого в вычислениях падения давления. Эти два параметра отличаются, если горячие периметры и периметры трения отличаются также. Для концентрического теплообменника канала с кольцевым поперечным сечением гидравлический диаметр для вычислений теплопередачи
в то время как гидравлический диаметр для расчетов давления
где:
D o является внешним диаметром кольца.
D i - внутренний диаметр кольца.
Схематичное кольцо
Параметры
Вкладка параметров
- Minimum free-flow area
Совокупная область потока, свободная от препятствий на основе самого маленького интервала трубы или подачи гофрирования. Значением по умолчанию является
0.01m^2.- Hydraulic diameter for pressure loss
Гидравлический диаметр труб или каналов, включающих интерфейс теплообмена. Гидравлический диаметр является отношением площади поперечного сечения потока к периметру канала. Значением по умолчанию является
0.1m.Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Correlations for tubes,Tabulated data — Darcy friction factor vs. Reynolds numberилиTabulated data — Euler number vs. Reynolds number.- Laminar flow upper Reynolds number limit
Число Рейнольдса, соответствующее верхней границе режима ламинарного течения. Переходы потока к бурному выше этого значения. Значением по умолчанию является
2000.- Turbulent flow lower Reynolds number limit
Число Рейнольдса, соответствующее нижней границе режима турбулентного течения. Переходы потока к пластинчатому ниже этого значения. Значением по умолчанию является
4000.- Pressure loss parameterization
Параметризация раньше вычисляла падение давления между входным отверстием и выходом. Можно принять постоянный коэффициент потерь, использовать эмпирические корреляции для труб или задать сведенные в таблицу данные для фактора трения Дарси или Числа Эйлера. Настройкой по умолчанию является
Constant loss coefficient.- Pressure loss coefficient
Безразмерный номер раньше вычислял падение давления между входным отверстием и выходом. Коэффициент падения давления принят постоянный и то же самое для прямых и противоположных потоков. Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Constant loss coefficient. Значением по умолчанию является.1.- Length of flow path from inlet to outlet
Расстояние, пересеченное жидкостью от входного отверстия до выхода. Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Correlations for tubesилиTabulated data — Darcy friction factor vs. Reynolds number. Значением по умолчанию является1m.- Aggregate equivalent length of local resistances
Падение давления из-за локальных сопротивлений, таких как изгибы, входные отверстия и подборы кривой, выраженные как эквивалентная продолжительность тех сопротивлений. Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Correlations for tubes. Значением по умолчанию является0.1m.- Internal surface absolute roughness
Средняя высота всей поверхности дезертирует на внутренней поверхности канала. Поверхностная шероховатость включает вычисление трения, включают режим турбулентного течения. Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Correlations for tubes. Значением по умолчанию является15e-6m.- Shape factor for laminar flow viscous friction
Коэффициент пропорциональности между конвективной и проводящей теплопередачей в пластинчатом режиме. Форм-фактор кодирует эффекты геометрии компонента на пластинчатых потерях трения. Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Correlations for tubes. Значением по умолчанию является64.- Reynolds number vector for Darcy friction factor
Вектор M-элемента чисел Рейнольдса, в которых можно задать фактор трения Дарси. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для фактора трения Дарси. Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Tabulated data — Darcy friction factor vs. Reynolds number. Вектор по умолчанию является вектором с 12 элементами, располагающимся в значении от400до1e8.- Darcy friction factor vector
Вектор M-элемента факторов трения Дарси, соответствующих значениям, задан в параметре Reynolds number vector for Darcy friction factor. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для фактора трения Дарси. Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Tabulated data — Darcy friction factor vs. Reynolds number. Вектор по умолчанию является вектором с 12 элементами, располагающимся в значении от0.0214до0.2640.- Reynolds number vector for Euler number
Вектор M-элемента чисел Рейнольдса, в которых можно задать Число Эйлера. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для Числа Эйлера. Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Tabulated data — Euler number vs. Reynolds number.- Euler number vector
Вектор M-элемента Чисел Эйлера, соответствующих значениям, задан в параметре Reynolds number vector for Euler number. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для Числа Эйлера. Этот параметр видим, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на
Tabulated data — Euler number vs. Reynolds number.- Heat transfer parameterization
Параметризация раньше вычисляла уровень теплопередачи между жидкостями теплообменника. Можно принять постоянный коэффициент потерь, использовать эмпирические корреляции для труб или задать сведенные в таблицу данные для номера Colburn или Nusselt. Настройкой по умолчанию является
Constant loss coefficient.- Heat transfer surface area
Совокупная площадь поверхности, доступная для теплопередачи между жидкостями теплообменника. Этот параметр видим только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на
Correlation for tubes,Tabulated data — Colburn factor vs. Reynolds numberилиTabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Значением по умолчанию является0.4m^2.- Liquid-wall heat transfer coefficient
Коэффициент теплопередачи между тепловой жидкостью и поверхностью теплопередачи. Этот параметр видим только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на
Constant heat transfer coefficient. Значением по умолчанию является100.- Length of flow path for heat transfer
Расстояние, пересеченное жидкостью, вдоль которой происходит теплообмен. Этот параметр видим только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на
Correlation for tubes,Tabulated data — Colburn factor vs. Reynolds numberилиTabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Значением по умолчанию является1m.- Nusselt number for laminar flow heat transfer
Коэффициент пропорциональности между конвективной и проводящей теплопередачей в пластинчатом режиме. Этот параметр включает вычисление конвективных уровней теплопередачи в ламинарных течениях. Соответствующее значение, чтобы использовать зависит от геометрии компонента. Этот параметр видим только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на
Correlation for tubes. Значением по умолчанию является3.66.- Reynolds number vector for Colburn factor
Вектор M-элемента чисел Рейнольдса, в которых можно задать фактор Colburn. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для номера Colburn. Этот параметр видим только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на
Tabulated data — Colburn factor vs. Reynolds number. Вектором по умолчанию является[100.0, 150.0, 1000.0].- Colburn factor vector
Вектор M-элемента факторов Colburn, соответствующих значениям, задан в параметре Reynolds number vector for Colburn number. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для фактора Colburn. Этот параметр видим только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на
Tabulated data — Colburn factor vs. Reynolds number. Вектором по умолчанию является[0.019, 0.013, 0.002].- Reynolds number vector for Nusselt number
Вектор M-элемента чисел Рейнольдса, в которых можно задать номер Nusselt. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для номера Nusselt. Этот параметр видим только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на
Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Вектором по умолчанию является[100.0, 150.0, 1000.0].- Prandtl number vector for Nusselt number
Вектор N-элемента чисел Прандтля, в которых можно задать номер Nusselt. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для номера Nusselt. Этот параметр видим только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на
Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Вектор по умолчанию [1.0, 10.0].- Nusselt number table, Nu(Re,Pr)
Матрица m на n цифр Nusselt, соответствующих значениям, заданным в Reynolds number vector for Nusselt number и параметрах Prandtl number vector for Nusselt number. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для фактора Nusselt. Этот параметр видим только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на
Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Матрицей по умолчанию является[3.72, 4.21; 3.75, 4.44; 4.21, 7.15].- Fouling factor
Эмпирический параметр раньше определял количество увеличенного теплового сопротивления из-за залежей грязи на поверхности теплопередачи. Значением по умолчанию является
1e-4m^2*K/W.
Эффекты и начальные условия
- Thermal Liquid dynamic compressibility
Опция, чтобы смоделировать динамику давления в теплообменнике. Установка этого параметра на
Offудаляет условия производной давления из энергии компонента и массовых уравнений сохранения. Давление в теплообменнике затем снижено к взвешенному среднему двух давлений порта.- Thermal Liquid initial temperature
Температура внутреннего объема тепловой жидкости в начале симуляции.
- Thermal Liquid initial pressure
Давление внутреннего объема тепловой жидкости в начале симуляции.
Порты
— Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий тепловое жидкое входное отверстие
B Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий тепловой жидкий выход
C Выходной порт физического сигнала для теплового коэффициента производительности тепловой жидкости
H Тепловой порт сохранения сопоставлен с тепловой жидкой входной температурой
HC — Выходной порт физического сигнала для коэффициента теплопередачи между тепловой жидкостью и интерфейсной стеной