Теплообменник

Промежуточный охладитель или охладитель рециркуляции отработавших газов (EGR)

Библиотека:
Блок силового агрегата/движитель/компоненты двигателя внутреннего сгорания/основной поток

Описание

Блок теплообменника моделирует теплообменник, например промежуточный охладитель или охладитель рециркуляции отработавших газов (EGR). Вход (порт C) соединяется с компонентом потока двигателя (ограничением потока, компрессором, турбиной или блоком двигателя). Розетка (порт B) соединяется с объемом (контрольным объемом или средой). На основе температуры выше по потоку, эффективности теплообменника и температуры охлаждающей среды блок определяет скорость теплопередачи и температуру ниже по потоку.

Для эффективности теплообменника и температуры охлаждающей среды можно указать либо постоянное значение, либо внешний вход. Например, если указана эффективность теплообменника:

1, температура ниже по потоку равна температуре охлаждающей среды.
Равным 0, теплопередача к охлаждающей среде отсутствует. Температура ниже по потоку равна температуре выше по потоку.

Блок не предполагает перепада давления. Для моделирования потерь давления используйте блок ограничения расхода.

Уравнения

Блок теплообменника реализует уравнения, использующие эти переменные.

$_{Тупштрассе}$	Температура выше по течению
$_{Тднштрассе}$	Температура ниже по потоку
$_{Tcool}$	Температура охлаждающей среды
$_{Tcool,}$ cnst	Постоянная температура охлаждающей среды
$_{Рул,}$ вход	Температура внешней входной охлаждающей среды
$ε$	Эффективность теплообменника
$_{εcnst}$	Постоянная эффективность теплообменника
$_{εinput}$	Эффективность входного теплообменника
$_{CP}$	Удельное тепло при постоянном давлении
$_{qht}$	Скорость теплопередачи теплообменника
$_{pflw,}$ в	Давление на входе
$_{pvol,}$ out	Давление на выходе
$_{Твол,}$ аут	Температура на выходе
$_{hvol,}$ выход	Удельная энтальпия на выходе
$_{qin}$	Расход тепла на входе
$_{qout}$	Расход тепла на выходе
$\overset{m˙}{}$	Массовый расход теплообменника
$_{Tflw,}$ in	Температура на входе
$_{Олово}$	Температура на входе в теплообменник
$_{Спекулянт}$	Температура на выходе теплообменника
$_{hin}$	Специфическая энтальпия на входе

Эффективность теплообменника

Эффективность теплообменника измеряет эффективность теплопередачи от поступающей горячей жидкости к охлаждающей среде:

$start= \frac{_{} {Tupstr}_{-}}{_{}_{TdnstrTupstr -}}$ Tcool

В идеальном теплообменнике температура ниже по потоку равна температуре охлаждения. Эффективность равна 1.

$\begin{array}{l} _{Tdnstr} =_{} \\ Tcoolü \end{array}$ = 1

Блок теплообменника использует эффективность для определения температуры и скорости теплопередачи ниже по потоку.

$\begin{array}{l} _{}_{}_{}_{} \\ {Tdnstr=Tupstr−ε (Tupstr−Tcool)}_{} \overset{}{}_{} {qht=m˙cp}_{}_{} \end{array}$ (Tupstr−Tdnstr)

Поток жидкости

Поскольку блок не имеет перепада давления, $_{Pflw,} in_{= Pvol,}$ out.

Соединение компонента потока с входом в теплообменник определяет направление массового потока. На основе направления массового расхода применяются эти уравнения температуры и теплового потока.

Поток жидкости	Массовый расход	Температура и тепловой поток
Вперёд - От компонента потока двигателя к выходному объему	$\overset{}{} m˙≥0$	$\begin{array}{l} _{}_{} \\ _{}_{} \\ _{}_{} \\ _{} \overset{}{}_{}_{Tupstr=Tflw,inTin=TupstrTout=Tdnstrqout=m˙cpTdnstr} \end{array}$
Реверс - От выходного объема к компоненту потока двигателя	$\overset{}{} m˙<0$	$\begin{array}{l} _{}_{} \\ _{}_{} \\ _{}_{} \\ _{}_{}_{} \\ _{} \overset{}{}_{Tupstr=Tvol,outTin=TdnstrTout=Tvol,outhin=cpTdnstrqout=m˙hvol,out} \end{array}$

Поток жидкости

Массовый расход

Температура и тепловой поток

Вперёд - От компонента потока двигателя к выходному объему

$\overset{}{} m˙≥0$

$\begin{array}{l} _{}_{} \\ _{}_{} \\ _{}_{} \\ _{} \overset{}{}_{}_{Tupstr=Tflw,inTin=TupstrTout=Tdnstrqout=m˙cpTdnstr} \end{array}$

Реверс - От выходного объема к компоненту потока двигателя

$\overset{}{} m˙<0$

$\begin{array}{l} _{}_{} \\ _{}_{} \\ _{}_{} \\ _{}_{}_{} \\ _{} \overset{}{}_{Tupstr=Tvol,outTin=TdnstrTout=Tvol,outhin=cpTdnstrqout=m˙hvol,out} \end{array}$

Блок использует внутренний сигнал FlwDir для отслеживания направления потока.

Учет мощности

Для учета мощности блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` - Мощность, передаваемая между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают на выход потока из блока	`PwrHeatFlwIn`	Расход тепла в порту C	_qin
		`PwrHeatFlwOut`	Расход тепла в порту B	- _qout
	`PwrNotTrnsfrd` - Мощность, пересекающая границу блока, но не передаваемая Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrHeatTrnsfr`	Скорость теплопередачи в охлаждающую среду	- _qht
	`PwrStored` - Скорость изменения накопленной энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на снижение		Не используется

Порты

Вход

развернуть все

`C` - Массовый расход на входе, расход тепла, температура, массовые доли
двухсторонний порт разъема

Шина, содержащая теплообменник:

MassFlwRate - Массовый расход на входе, $\overset{m˙}{}$ , в кг/с
HeatFlwRate - Расход тепла на входе, $_{qin}$ , в Дж/с
Temp - Температура на входе, $_{Tпр,}$ в, в К
MassFrac - Массовые доли на входе, безразмерные.
В частности, автобус с такими массовыми долями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - Несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Углекислый газ
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сгоревший газ

`B` - Объемное давление на выходе, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

Шина, содержащая теплообменник:

Prs - Давление на выходе, $_{pvol,}$ out, в Па
Temp - Температура на выходе, $_{Tvol,}$ out, в К
Enth - удельная энтальпия на выходе, $_{hvol,}$ out, в Дж/кг
MassFrac - Выходная массовая доля, безразмерная.
В частности, автобус с такими массовыми долями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - Несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Углекислый газ
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сгоревший газ

`Effct` - Эффективность теплообменника
`scalar`

Эффективность теплообменника, $_{δ ввод}$ .

Зависимости

Чтобы создать этот порт, задайте для модели эффективности значение External input.

`CoolTemp` - Температура охлаждающей среды
скаляр

Температура охлаждающей среды, $_{Tcool,}$ вход.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, установите для параметра Температура охлаждающей среды значение External input

Продукция

развернуть все

`Info` - Данные теплообменника
автобус

Сигнал шины, содержащий эти блочные вычисления.

Сигнал			Описание	Единицы
`InletTemp`			Температура на входе в теплообменник	K
`OutletTemp`			Температура на выходе теплообменника	K
`HeatTrnsfrRate`			Скорость теплопередачи теплообменника	Дж/с
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrHeatFlwIn`	Расход тепла в порту C	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrHeatFlwOut`	Расход тепла в порту B	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrHeatTrnsfr`	Скорость теплопередачи в охлаждающую среду	W
	`PwrStored`		Не используется

`C` - Давление потока на входе, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

Шина, содержащая теплообменник:

Prs - Давление на входе, $_{pflw,}$ в, в Па
Temp - Температура на входе, $_{олово}$ , в К
Enth - удельная энтальпия на входе, $_{hin}$ , в Дж/кг
MassFrac - Массовые доли на входе, безразмерные.
В частности, автобус с такими массовыми долями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - Несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Углекислый газ
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сгоревший газ

`B` - массовый расход на выходе, расход тепла, температура, массовые доли;
двухсторонний порт разъема

Шина, содержащая теплообменник:

MassFlwRate - Массовый расход на выходе, $\overset{m˙}{}$ , в кг/с
HeatFlwRate - Расход тепла на выходе, $_{qout}$ , в Дж/с
Temp - Температура на выходе, $_{Tout}$ , в К
MassFrac - Выходная массовая доля, безразмерная.
В частности, автобус с такими массовыми долями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - Несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Углекислый газ
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сгоревший газ

Параметры

развернуть все

Параметры блока

`Effectiveness model` - Тип модели для повышения тепловой эффективности
`Constant` (по умолчанию) | `External input`

Тип модели для расчета эффективности теплообменника.

Зависимости

Выбор:

External input создает Effct порт.
Constant включает параметр Эффективность теплообменника, ep_cnst.

`Cooling medium temperature input` - Укажите тип
`Constant` (по умолчанию) | `External input`

Ввод температуры охлаждающей среды.

Зависимости

Выбор:

External input создает CoolTemp порт.
Constant включает параметр Температура охлаждающей среды, T_cool_cnst.

`Image type` - Цвет значка
`Intercooler` (по умолчанию) | `EGR cooler hot to cold` | `EGR cooler cold to hot`

Цвет значка блока:

Intercooler для синего цвета, для обозначения промежуточного охладителя
EGR cooler hot to cold красный - синий, для обозначения EGR от горячего до холодного
EGR cooler cold to hot от синего до красного, для обозначения EGR от холодного до горячего

`Heat exchanger effectiveness, ep_cnst` - Эффективность
`0.7` (по умолчанию) | `scalar`

Постоянная эффективность теплообменника, $_{αснст}$ .

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Constant для параметра модели эффективности.

`Cooling medium temperature, T_cool_cnst` - Температура
`300` (по умолчанию) | `scalar`

Постоянная температура охлаждающей среды, $_{Tcool,}$ cnst, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Constant для входного параметра температуры охлаждающей среды.

`Specific heat at constant pressure, cp` - Удельное тепло
`1005` (по умолчанию) | `scalar`

Удельная теплота при постоянном давлении, $_{cp}$ , в Дж/( кг * К).

Примеры модели

Conventional Vehicle Reference Application

Обычное справочное приложение для транспортного средства

Имитация полной модели транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, трансмиссией и соответствующими алгоритмами управления силовым агрегатом. Используется для анализа соответствия силового агрегата и выбора компонентов, проектирования алгоритмов управления и диагностики, а также тестирования аппаратного обеспечения в контуре (HIL).

Ссылки

[1] Эрикссон, Ларс и Нильсен, Ларс. Моделирование и управление двигателями и приводами. Чичестер, Западный Суссекс, Великобритания: John Wiley & Sons Ltd, 2014.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Система управления громкостью | Ограничение потока

Представлен в R2017a

Документация

Теплообменник

Описание

Уравнения

Учет мощности

Порты

Вход

`C` - Массовый расход на входе, расход тепла, температура, массовые доли
двухсторонний порт разъема

`B` - Объемное давление на выходе, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

`Effct` - Эффективность теплообменника
`scalar`

Зависимости

`CoolTemp` - Температура охлаждающей среды
скаляр

Зависимости

Продукция

`Info` - Данные теплообменника
автобус

`C` - Давление потока на входе, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

`B` - массовый расход на выходе, расход тепла, температура, массовые доли;
двухсторонний порт разъема

Параметры

`Effectiveness model` - Тип модели для повышения тепловой эффективности
`Constant` (по умолчанию) | `External input`

Зависимости

`Cooling medium temperature input` - Укажите тип
`Constant` (по умолчанию) | `External input`

Зависимости

`Image type` - Цвет значка
`Intercooler` (по умолчанию) | `EGR cooler hot to cold` | `EGR cooler cold to hot`

`Heat exchanger effectiveness, ep_cnst` - Эффективность
`0.7` (по умолчанию) | `scalar`

Зависимости

`Cooling medium temperature, T_cool_cnst` - Температура
`300` (по умолчанию) | `scalar`

Зависимости

`Specific heat at constant pressure, cp` - Удельное тепло
`1005` (по умолчанию) | `scalar`

Примеры модели

Обычное справочное приложение для транспортного средства

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по блокам силового агрегата

Поддержка

Документация

Теплообменник

Описание

Уравнения

Учет мощности

Порты

Вход

C - Массовый расход на входе, расход тепла, температура, массовые доли двухсторонний порт разъема

B - Объемное давление на выходе, температура, энтальпия, массовые доли двухсторонний порт разъема

Effct - Эффективность теплообменника scalar

Зависимости

CoolTemp - Температура охлаждающей среды скаляр

Зависимости

Продукция

Info - Данные теплообменника автобус

C - Давление потока на входе, температура, энтальпия, массовые доли двухсторонний порт разъема

B - массовый расход на выходе, расход тепла, температура, массовые доли; двухсторонний порт разъема

Параметры

Effectiveness model - Тип модели для повышения тепловой эффективности Constant (по умолчанию) | External input

Зависимости

Cooling medium temperature input - Укажите тип Constant (по умолчанию) | External input

Зависимости

Image type - Цвет значка Intercooler (по умолчанию) | EGR cooler hot to cold | EGR cooler cold to hot

Heat exchanger effectiveness, ep_cnst - Эффективность 0.7 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Cooling medium temperature, T_cool_cnst - Температура 300 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Specific heat at constant pressure, cp - Удельное тепло 1005 (по умолчанию) | scalar

Примеры модели

Обычное справочное приложение для транспортного средства

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по блокам силового агрегата

Поддержка

`C` - Массовый расход на входе, расход тепла, температура, массовые доли
двухсторонний порт разъема

`B` - Объемное давление на выходе, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

`Effct` - Эффективность теплообменника
`scalar`

`CoolTemp` - Температура охлаждающей среды
скаляр

`Info` - Данные теплообменника
автобус

`C` - Давление потока на входе, температура, энтальпия, массовые доли
двухсторонний порт разъема

`B` - массовый расход на выходе, расход тепла, температура, массовые доли;
двухсторонний порт разъема

`Effectiveness model` - Тип модели для повышения тепловой эффективности
`Constant` (по умолчанию) | `External input`

`Cooling medium temperature input` - Укажите тип
`Constant` (по умолчанию) | `External input`

`Image type` - Цвет значка
`Intercooler` (по умолчанию) | `EGR cooler hot to cold` | `EGR cooler cold to hot`

`Heat exchanger effectiveness, ep_cnst` - Эффективность
`0.7` (по умолчанию) | `scalar`

`Cooling medium temperature, T_cool_cnst` - Температура
`300` (по умолчанию) | `scalar`

`Specific heat at constant pressure, cp` - Удельное тепло
`1005` (по умолчанию) | `scalar`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™