Испаритель конденсатора (2P-MA)

Моделирование теплообмена между сетью влажного воздуха и сетью, которая может подвергаться фазовому изменению

Библиотека:
Интерфейсы сети Simscape/Fluids/Fluid/Теплообменники

Описание

Конденсаторный испаритель (2P-MA) моделирует теплообменник с одной сетью влажного воздуха, которая протекает между портами A2 и B2, и одной двухфазной сетью текучей среды, которая протекает между портами A1 и B1. Теплообменник может действовать как конденсатор или как испаритель. Потоки текучей среды могут быть выровнены параллельно, встречно или поперечно.

Пример теплообменника для холодильных установок

Можно моделировать сторону влажного воздуха как поток внутри труб, поток вокруг двухфазной трубки текучей среды или с помощью эмпирической общей параметризации. Влажная воздушная сторона содержит воздух, следовый газ и водяной пар, которые могут конденсироваться в течение всего цикла теплообмена. Модель блока учитывает передачу энергии из воздуха в слой конденсации жидкой воды. Этот жидкий слой не собирается на поверхности теплопередачи и, как предполагается, полностью удаляется из потока влажного воздуха, расположенного ниже по потоку. Скорость конденсации влаги возвращается как физический сигнал в порту W.

Блок использует метод Effectivity-NTU (E-NTU) для моделирования теплопередачи через общую стенку. Также моделируется загрязнение стенок теплообменника, которое увеличивает тепловое сопротивление и уменьшает теплообмен между двумя текучими средами. Можно также дополнительно моделировать ребра как на стороне влажного воздуха, так и на стороне двухфазной текучей среды. Потеря давления из-за вязкого трения с обеих сторон теплообменника может быть смоделирована аналитически или с помощью общей параметризации, которую можно использовать для настройки на собственные данные.

Можно моделировать двухфазную сторону текучей среды как поток внутри трубы или набора труб. Двухфазные трубки для текучей среды используют следующую за границей модель для отслеживания субохлаждаемой жидкости (L), парожидкостной смеси (M) и перегретого пара (V) в трех зонах. Относительная величина пространства, занимаемого зоной в системе, называется дробью длины зоны в системе.

Доли длины зоны в двухфазном трубопроводе текучей среды

Сумма долей длины зоны в двухфазных трубах флюида равна 1. Порт Z возвращает доли длины зоны как вектор физических сигналов для каждой из трех фаз: [L, M, V].

Конфигурация теплообменника

Эффективность теплообменника основана на выбранной конфигурации теплообменника, свойствах жидкости в каждой фазе, геометрии трубы и конфигурации потока на каждой стороне теплообменника, а также использовании и размере ребер.

Расположение потока

Параметр расположения потока задает относительные пути потока между двумя сторонами:

Parallel flow указывает, что текучие среды движутся в том же направлении.
Counter flow указывает, что жидкости движутся параллельно, но в противоположных направлениях.
Cross flow указывает, что жидкости движутся перпендикулярно друг другу.

Термическое смешение

Если для параметра «Расположение потока» установлено значение Cross flowс помощью параметра «Расположение поперечных потоков» укажите, разделяются ли двухфазные потоки текучей среды или влажного воздуха на несколько путей перегородками или стенками. Без этих разделений поток может свободно смешиваться и считается смешанным. Обе жидкости, одна жидкость или ни одна из них не могут быть смешаны в устройстве поперечного потока. Перемешивание гомогенизирует температуру текучей среды вдоль направления потока второй текучей среды и изменяется перпендикулярно второму потоку текучей среды.

Несмешанные потоки изменяются по температуре как вдоль, так и перпендикулярно пути потока второй текучей среды.

Примеры кросс-поточных конфигураций

Обратите внимание, что направление потока во время моделирования не влияет на выбранную настройку расположения потока. Порты на блоке не отражают физического положения портов в физической теплообменной системе.

Все проточные устройства являются однопроходными, что означает, что текучие среды не совершают многократных поворотов в теплообменнике для дополнительных точек теплопередачи. Для моделирования многопроходного теплообменника можно расположить несколько блоков конденсаторного испарителя (2P-MA) последовательно или параллельно.

Например, для достижения двухпроходной конфигурации на стороне двухфазной текучей среды и однопроходной конфигурации на стороне влажного воздуха можно соединить последовательно двухфазные стороны текучей среды и стороны влажного воздуха с одним и тем же входом параллельно. (например, два блока источника массового расхода с половиной общего массового расхода), как показано ниже.

Геометрия потока

Параметр Геометрия потока (Flow geometry) задает расположение влажного воздушного потока либо внутри трубы или набора труб, либо перпендикулярно пучку труб. Можно также указать эмпирическую общую конфигурацию. Двухфазная текучая среда всегда течет внутри трубы или набора труб.

Если для геометрии потока задано значение Flow perpendicular to bank of circular tubes, используйте параметр расположения сетки банка трубок, чтобы определить двухфазное выравнивание пучка трубок текучей среды как Inline или Staggered. Красная стрелка, направленная вниз, указывает направление потока влажного воздуха. На рисунке Inline также указаны Количество рядов труб вдоль направления потока и Количество сегментов труб в параметрах каждого ряда труб. Здесь направление потока относится к потоку влажного воздуха, а труба относится к двухфазной трубе для текучей среды. Параметр Длина каждого сегмента трубы в ряду труб показан на рисунке в шахматном порядке.

Плавники

Конфигурация теплообменника не имеет ребер, если для параметра Общая площадь поверхности ребер установлено значение 0 m^2. Ребра вводят дополнительную площадь поверхности для дополнительной теплопередачи. Каждая сторона текучей среды имеет отдельную область ребер.

Эффективность - теплопередача NTU

Скорость теплопередачи рассчитывают для каждой фазы текучей среды. В соответствии с тремя жидкостными зонами, которые возникают на двухфазной жидкостной стороне теплообменника, скорость теплопередачи вычисляется в трех секциях.

Теплопередача в зоне рассчитывается как:

$_{}_{Qzone=ϵCMin} (_{TIn,} {2P}_{−} TIn,$ MA),

где:

CMin является меньшей из скоростей теплоемкости двух текучих сред в этой зоне. Скорость теплопроизводительности является произведением удельного тепла текучей среды, cp и массового расхода текучей среды. CMin всегда положительный.
TIn,2P - температура зоны на входе двухфазной текучей среды.
TIn_{, МА} - температура зоны на входе влажного воздуха.
λ - эффективность теплообменника.

Эффективность является функцией скорости теплопроизводительности и количества узлов передачи, NTU, а также изменяется в зависимости от расположения потока теплообменника, что более подробно обсуждается в разделе Эффективность по устройству потока. NTU рассчитывается как:

$NTU \frac{=}{_{}}$ zCMinR,

где:

z - доля длины отдельной зоны.
R - общее тепловое сопротивление между двумя потоками вследствие конвекции, проводимости и любого загрязнения стенок трубы:

$R \frac{=}{_{}_{1U2PATh,}} \frac{_{2P}}{+_{}} {F2PATh}_{,} \frac{_{2P}}{+_{RW +}} \frac{}{_{}_{FMAATh, MA}}$ + 1UMAATh, MA,
где:
- U - коэффициент конвективной теплопередачи соответствующей текучей среды. Этот коэффициент более подробно обсуждается в двухфазных корреляциях текучей среды и корреляциях влажного воздуха.
- F - коэффициент обрастания на двухфазной текучей среде или влажной воздушной стороне соответственно.
- RW - тепловое сопротивление через теплопередающую поверхность.
- ATh - площадь поверхности теплопередачи соответствующей стороны теплообменника. ATh - сумма площади поверхности стенки, AW, и общей площади поверхности ребра, AF:
  
  $_{ATh} =_{} {AW}_{} +_{}$ startFAF,
  где «F» - эффективность Фина.

Общая скорость теплопередачи между текучими средами представляет собой сумму теплоты, передаваемой в трех зонах переохлажденной жидкостью (_QL), смесью жидкость-пар (_QM) и перегретым паром (_QV):

$_{}_{}_{}_{Q=∑QZ=QL+QM+QV} .$

Эффективность по организации потока

Эффективность теплообменника изменяется в зависимости от его конфигурации потока и смешивания в каждой текучей среде. Ниже приведены составы для определения эффективности, рассчитанные в жидкостной и паровой зонах для каждой конфигурации. Эффективность - $ε = 1−exp$ (−NTU) для всех конфигураций в зоне смеси.

Если для параметра «Расположение потока» установлено значение Parallel flow:

$\frac{ϵ=1−exp[−NTU (1_{+}}{CR)]_{}}$ 1 + CR
Если для параметра «Расположение потока» установлено значение Counter flow:

$\frac{ϵ=1−exp[−NTU (1_{−}}{CR)]_{} 1 − CRexp [-_{}}$ NTU (1 − CR)]
Если для параметра «Расположение потока» установлено значение Cross flow и расположение поперечных потоков установлено в Both fluids unmixed:

$\frac{^{}}{_{}} ϵ=1−exp{NTU0.22CR[exp (-_{}^{} CRNTU0.78) -$ 1]}
Если для параметра «Расположение потока» установлено значение Cross flow и расположение поперечных потоков установлено в Both fluids mixed:

${\frac{}{ϵ=[11−exp (-} NTU \frac{)_{}}{+ CR1 -_{} \exp (} - \frac{}{}}^{CRNTU)}$ − 1NTU] − 1

Когда одна текучая среда смешивается, а другая не смешивается, уравнение эффективности зависит от относительной теплоемкости текучих сред. Если для параметра «Расположение потока» установлено значение Cross flow и расположение поперечных потоков установлено на Two-Phase Fluid 1 mixed & Moist Air 2 unmixed или Two-Phase Fluid 1 unmixed & Moist Air 2 mixed:

Когда жидкость с _Cmax смешивается и жидкость с _Cmin размешивается:

$\frac{}{_{ϵ=1CR}} (1 − \exp_{} {− CR {1 - exp$ (− NTU)}})
Когда жидкость с _Cmin смешивается и жидкость с _Cmax не смешивается:

$\frac{}{_{}} ϵ=1−exp{−1CR[1−exp (-_{} CRNTU$ )]}

CR обозначает отношение между скоростями теплоемкости двух текучих сред:

$_{CR} \frac{=_{}}{_{}}$ CMinCMax.

Уплотнение

На стороне влажного воздуха на поверхности теплопередачи может образовываться слой конденсации. Этот жидкий слой может влиять на количество тепла, передаваемого между влажным воздухом и двухфазной жидкостью. Уравнения теплопередачи E-NTU приведены выше для сухой теплопередачи. Для коррекции влияния конденсации дополнительно рассчитываются уравнения E-NTU с приведенными ниже влажными параметрами. Какой из двух расчетных расходов тепла приводит к большему количеству охлаждения стороны влажного воздуха, используется в тепловых расчетах для каждой зоны [1]. Для использования этого метода предполагается, что число Льюиса близко к 1 [1], что верно для влажного воздуха.

Количество E-NTU, используемое для расчета скорости теплопередачи

	Сухой расчет	Влажный расчет
Температура на входе в зону влажного воздуха	_{Олово, Массачусетс}	_{Олово, wb,} MA
Расход тепловой мощности	${\overset{}{\overset{}{}}}_{} {\overset{}{}}_{m˙¯MAc¯p,MA}$	${\overset{}{\overset{}{}}}_{} {\overset{}{}}_{m˙¯MAc¯eq,MA}$
Коэффициент теплопередачи	_УМА	$_{} \frac{{\overset{}{UMAc}}_{van eq,}}{{\overset{}{}}_{MAc san}}$ p, MA

где:

_{Олово, МА} - температура на входе в зону влажного воздуха.
_{Олово, wb,} MA - влажная температура влажного воздуха, связанная с _{оловом,} MA.
${\overset{}{\overset{}{}}}_{m˙¯MA}$ - массовый расход сухого воздуха.
${\overset{}{c}}_{p,}$ MA - теплоемкость влажного воздуха на единицу массы сухого воздуха.
${\overset{}{c/eq,}}_{}$ MA - эквивалентная теплоемкость. Эквивалентная теплоемкость представляет собой изменение удельной энтальпии влажного воздуха (на единицу сухого воздуха ${\overset{,}{)}}_{h}$ MA, по отношению к температуре в условиях насыщенного влажного воздуха:

${\overset{}{c}}_{_eq,} {\frac{MA {\overset{=}{}}_{(}}{_{}}}_{}$ ∂h¯MA∂TMA) s.

Массовый расход сконденсированного водяного пара, выходящего из массового потока влажного воздуха, зависит от относительной влажности между впускным отверстием для влажного воздуха и стенкой канала и NTU теплообменника:

${\overset{}{}}_{} {\overset{}{\overset{}{}}}_{m˙cond=−m˙¯MA} (_{Wwall,} {MA}_{-} Win, {MA}^{) (1_{-}} e$ − NTUMA),

где:

Wwall_{, MA} - отношение влажности на поверхности теплопередачи.
Win_{, MA} - отношение влажности на входе потока влажного воздуха.
NTUMA - количество передающих устройств на стороне влажного воздуха, рассчитанное как:

$_{} \frac{_{} \frac{{\overset{}{}}_{}}{{\overset{}{}}_{}}_{}}{{\overset{}{\overset{}{}}}_{} {\overset{}{}}_{NTUMA=UMAc¯eq,MAc¯p,MAATh,MAm˙¯MAc¯eq,MA}} .$

Энергетический поток, связанный с конденсацией водяного пара, основан на разнице между удельной энтальпией пара, hwater_{, wall} и удельной энтальпией испарения, hfg, для воды:

$_{} {\overset{}{}}_{ϕCond=m˙cond} (_{hwater,} {wall}_{-}$ hfg).

Предполагается, что конденсат не накапливается на поверхности теплопередачи и не влияет на геометрические параметры, такие как диаметр трубы. Предполагается, что конденсированная вода полностью удаляется из потока влажного воздуха, расположенного ниже по потоку.

Двухфазные корреляции жидкости

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент конвективной теплопередачи изменяется в соответствии с числом Нусельта жидкости:

$U \frac{=}{_{}}$ NukDH,

где:

Nu - среднее зональное число Нуссельта, которое зависит от режима потока.
k - теплопроводность жидкой фазы.
DH - гидравлический диаметр трубы.

Для турбулентных потоков в переохлажденных жидкостных или перегретых паровых зонах рассчитывают число Нуссельта с корреляцией Гниелинского:

$Nu \frac{\frac{=_{}}{} fD8 (Re −}{1000) \sqrt{\frac{Pr1}{}} +^{12 .} 7f8}$ (Pr2/3 − 1),

где:

Re - жидкостное число Рейнольдса.
Pr - число Прандтля жидкости.

Для турбулентных потоков в зоне парожидкостной смеси вычисляют число Нуссельта с корреляцией Каваллини - Зекчина:

$Nu \frac{=_{}^{}_{}^{} {aReSLbPrSLc \sqrt{\frac{{_{[(}}{_{}}} αSLαSV_{− 1})}^{xOut} {+ \sqrt{\frac{1_{]}}{1_{+}}} b -_{[} (}^{} αSLαSV}{− 1) \sqrt{\frac{_{xIn}}{_{+}}} 1] 1_{+ b}}_{(1}} +$ b) (αSLαSV − 1) (xOut − xIn).

где:

ReSL - число Рейнольдса насыщенной жидкости.
PrSL - число Прандтля насыщенной жидкости.
αSL - плотность насыщенной жидкости.
δSV - плотность насыщенного пара.
a = 0,05, b = 0,8 и c = 0,33.

Для ламинарных потоков число Нуссельта задается параметром числа Нуссельта потока Ламинара.

Для переходных потоков число Нуссельта представляет собой смешение между ламинарными и турбулентными числами Нуссельта.

Эмпирическая формулировка числа Нуссельта

Если для параметра модели коэффициента теплопередачи установлено значение Colburn equationчисло Нусельта для зон переохлажденной жидкости и перегретого пара вычисляется эмпирическим уравнением Колберна:

$Nu =^{}^{}$ aRebPrc,

где a, b и c определены в коэффициентах [a, b, c] для a * Re ^ b * Pr ^ c в зоне жидкости и коэффициентах [a, b, c] для a * Re * b * Pr ^ c в параметрах паровой зоны.

Число Нуссельта для зон смеси жидкость-пар вычисляется с помощью уравнения Каваллини-Зекчина с переменными, указанными в коэффициентах [a, b, c] для параметра * Re ^ b * Pr ^ c в зоне смеси.

Потеря давления

Потеря давления из-за вязкого трения изменяется в зависимости от режима потока и конфигурации. В расчете используется общая плотность, которая представляет собой общую двухфазную массу текучей среды, деленную на общий двухфазный объем текучей среды.

Для турбулентных потоков, когда число Рейнольдса выше предела числа турбулентного потока ниже Рейнольдса, потери давления из-за трения вычисляются в терминах коэффициента трения Дарси. Перепад давления между портом A1 и внутренним узлом I1:

$_{}_{} \frac{_{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{}}{_{}_{}^{pA1−pI1=fD,Am˙A1|m˙A1|2ρDHACS2}} \frac{(L_{+}}{}$ LAdd2),

где:

$\overset{}{}$ m˙A1 - общий расход через порт A1.
fD_, A - коэффициент трения Дарси, согласно корреляции Хааланда :

$_{fD,} A1 {= {− 1_{.} \frac{}{{8log10}_{[6}} {. \frac{_{}}{9ReA1_{+}}}^{(}}^{ϵR3.7DH})$ 1,11]} -2,
где αR - абсолютная шероховатость внутренней поверхности двухфазной трубы для текучей среды. Следует отметить, что коэффициент трения зависит от числа Рейнольдса и рассчитывается в обоих окнах для каждой жидкости.
L - общая длина каждой трубки на двухфазной стороне текучей среды.
LAdd - двухфазная жидкостная сторона Агрегатная эквивалентная длина локальных сопротивлений, которая представляет собой эквивалентную длину трубки, которая вносит такую же величину потерь, как и сумма потерь из-за других локальных сопротивлений в трубке.
ACS - площадь поперечного сечения трубы.

Перепад давления между портом B1 и внутренним узлом I1:

$_{}_{} \frac{_{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{}}{_{}_{}^{pB1−pI1=fD,Bm˙B1|m˙B1|2ρDHACS2}} \frac{(L_{+}}{}$ LAdd2),

где $\overset{}{}$ m˙B1 - общий расход через порт B1.

Коэффициент трения Дарси в порту B1:

$_{fD,} B1 {= {− 1_{.} \frac{}{{8log10}_{[6}} {. \frac{_{}}{9ReB1_{+}}}^{(}}^{ϵR3.7DH})$ 1,11]} -2.

Для ламинарных потоков, когда число Рейнольдса ниже верхнего предела числа Рейнольдса потока Ламинара, потери давления из-за трения вычисляются в терминах постоянной трения Ламинара для коэффициента трения Дарси, λ. λ - определяемый пользователем параметр, если для параметра «Сечение трубы» установлено значение Genericв противном случае значение вычисляется внутренне. Перепад давления между портом A1 и внутренним узлом I1:

$_{}_{} \frac{{\overset{}{}}_{}}{_{}^{}_{pA1−pI1=λμm˙A12ρDH2ACS}} \frac{(L_{+}}{}$ LAdd2),

где λ - двухфазная динамическая вязкость текучей среды. Перепад давления между портом B1 и внутренним узлом I1:

$_{}_{} \frac{{\overset{}{}}_{}}{_{}^{}_{pB1−pI1=λμm˙B12ρDH2ACS}} \frac{(L_{+}}{}$ LAdd2).

Для переходных потоков перепад давления, обусловленный вязким трением, представляет собой сглаженную смесь между значениями ламинарных и турбулентных потерь давления.

Эмпирическая формула потери давления

Если для модели потери давления установлено значение Pressure loss coefficient, потери давления из-за вязкого трения вычисляются с эмпирическим коэффициентом потери давления,

Перепад давления между портом A1 и внутренним узлом I1:

$_{}_{} \frac{}{} \frac{{\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{}}{_{}^{pA1−pI1=12ξm˙A1|m˙A1|2ρACS2}} .$

Перепад давления между портом B1 и внутренним узлом I1:

$_{}_{} \frac{}{} \frac{{\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{}}{_{}^{pB1−pI1=12ξm˙B1|m˙B1|2ρACS2}} .$

Корреляции влажного воздуха

Коэффициент теплопередачи для потоков внутри одной или нескольких труб

Если для геометрии потока влажного воздуха задано значение Flow inside one or more tubes, число Нусельта вычисляется согласно корреляции Гниелинского таким же образом, как двухфазная переохлажденная жидкость или перегретый пар. Дополнительные сведения см. в разделе Коэффициент теплопередачи.

Коэффициент теплопередачи для потоков через трубный банк

Если для геометрии потока влажного воздуха задано значение Flow perpendicular to bank of circular tubes, число Нуссельта рассчитывается на основе числа Хагена, Hg, и зависит от настройки расположения сетки банка Тюбик:

$Nu = \begin{matrix} {0 .^{} {\frac{404Lq1/3 (}{Re +} 1Re}^{+} & 1000) \\ 0,1,^{} & Inline0,404 Lq1/3 \end{matrix}$ , в шахматном порядке

где:

$Lq = \begin{matrix} {1 \frac{{18Pr}_{} (}{_{4lT/π}} − DlL) & Hg (Re \\ ), \frac{_{}}{{Inline0.92Pr}_{}} (4lT/π - & DlD) Hg (Re),_{} \\ в шахматном порядке \frac{_{с}_{}^{}}{_{}_{lL≥D0.92Pr}} ( & 4lTlL/π - D2lLlD) Hg (_{} Re) \end{matrix}$ , в шахматном порядке с lL < D

D - наружный диаметр трубы.
1L - продольный шаг трубы (вдоль направления потока), расстояние между центрами трубы вдоль направления потока. Направление потока относится к потоку влажного воздуха.
lT - поперечный шаг трубы (перпендикулярно направлению потока), показанный на рисунке ниже. Поперечный шаг представляет собой расстояние между центрами двухфазной жидкостной трубки в одном ряду.
lD - расстояние между диагональными трубами, рассчитанное как $_{lD} \sqrt{{= \frac{_{(}}{}}^{lT2})_{2}^{}} +$ lL2.

Для получения дополнительной информации о вычислении числа Хагена см. [6].

Продольные и поперечные расстояния наклона одинаковы для обоих типов расположения групп решеток.

Поперечное сечение двухфазной трубки текучей среды с измерениями шага

Эмпирическая форумуляция числа Нуссельта

Если для модели коэффициента теплопередачи установлено значение Colburn equation или если для геометрии потока задано значение Generic, число Нуссельта вычисляется эмпирическим уравнением Колберна:

$Nu =^{}^{}$ aRebPrc,

где a, b и c - значения, определенные в коэффициентах [a, b, c] для параметра * Re ^ b * Pr ^ c.

Потеря давления для потока внутри труб

Если для геометрии потока влажного воздуха задано значение Flow inside one or more tubesпотери давления вычисляются таким же образом, как и для двухфазных потоков, с соответствующим коэффициентом трения Дарси, плотностью, массовыми скоростями потока и длинами труб стороны влажного воздуха. Для получения дополнительной информации см. раздел Потеря давления.

Потеря давления для потока через банки труб

Если для геометрии потока влажного воздуха задано значение Flow perpendicular to bank of circular tubes, число Хагена используется для расчета потери давления из-за вязкого трения. Перепад давления между портом A2 и внутренним узлом I2:

$_{pA2} -_{} \frac{pI2}{} \frac{=^{}_{}}{^{}} 12μ2NRρD2Hg$ (Re),

где:

мкМА - динамическая вязкость жидкости.
NR - количество рядов труб вдоль направления потока. Это число двухфазных рядов труб для текучей среды вдоль направления потока влажного воздуха.

Перепад давления между портом B2 и внутренним узлом I2:

$_{pB2} -_{} \frac{pI2}{} \frac{=^{}_{}}{^{}} 12μ2NRρD2Hg$ (Re).

Эмпирическая формула потери давления

Если для модели потери давления задано значение Euler number per tube row или если для геометрии потока задано значение Generic, потеря давления из-за вязкого трения рассчитывается с коэффициентом потери давления, в терминах числа Эйлера, Eu:

$\frac{}{_{Eu =ξNR}},$

где λ - эмпирический коэффициент потери давления.

Перепад давления между портом A2 и внутренним узлом I2:

$_{}_{} \frac{}{}_{} \frac{{\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{}}{_{}^{pA2−pI2=12NREum˙A2|m˙A2|2ρACS2}} .$

Перепад давления между портом B2 и внутренним узлом I2:

$_{}_{} \frac{}{}_{} \frac{{\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{}}{_{}^{pB2−pI2=12NREum˙B2|m˙B2|2ρACS2}} .$

Уравнения сохранения

Двухфазная текучая среда

Суммарная скорость накопления массы в двухфазной текучей среде определяется как:

$\frac{_{}}{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{dM2Pdt=m˙A1+m˙B1},$

где:

_M2P - общая масса двухфазной текучей среды.
$\overset{}{}$ m˙A1 - массовый расход жидкости в канале A1.
$\overset{}{}$ m˙B1 - массовый расход жидкости в канале B1.

Поток является положительным при протекании в блок через порт.

Уравнение энергосбережения связывает изменение удельной внутренней энергии с теплопередачей текучей средой:

$_{} \frac{_{}}{M2Pdu2Pdt} +_{} {\overset{}{u2P}}_{(} {\overset{}{}}_{} {m˙A1+m˙B1}_{)} =_{} ϕA1 +$ ϕB1 − Q,

где:

u2P - двухфазная внутренняя энергия, специфическая для текучей среды.
φA1 - расход энергии в порту A1.
φB1 - расход энергии в порту B1.
Q - скорость теплопередачи, которая положительна при выходе из двухфазного объема текучей среды.

Влажный воздух

Существует три уравнения сохранения массы на стороне влажного воздуха: одно для влажной воздушной смеси, одно для конденсированного водяного пара и одно для следового газа.

Примечание

Если для модели Trace gas установлено значение None в блоке свойств влажного воздуха (МА) следовой газ не моделируется блоками в сети влажного воздуха. В блоке конденсаторного испарителя (2P-MA) это означает, что уравнение сохранения для следового газа установлено в 0.

Массовая скорость накопления влажной воздушной смеси учитывает изменения массового расхода всего влажного воздуха через отверстия теплообменника и массового расхода конденсации:

$\frac{_{}}{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{dMMAdt=m˙A2+m˙B2−m˙Cond} .$

Уравнение сохранения массы для водяного пара учитывает прохождение водяного пара через сторону влажного воздуха и образование конденсации:

$\frac{_{}}{}_{dxwdtMMA} +_{} {\overset{}{xw}}_{(} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} {\overset{)}{m˙A2+m˙B2−m˙Cond}}_{} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{}$ =m˙w,A2+m˙w,B2−m˙Cond,

где:

xw - массовая доля пара. $\frac{_{}}{dxwdt}$ - скорость изменения этой фракции.
${\overset{}{}}_{m˙w,A2}$ - массовый расход водяного пара в порту A2.
${\overset{}{}}_{m˙w,B2}$ - массовый расход водяного пара в порту B2.
${\overset{}{}}_{m˙Cond}$ - скорость конденсации.

Массовый баланс следового газа составляет:

$\frac{_{}}{}_{dxgdtMMA} +_{} {\overset{}{xg}}_{(} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} {\overset{)}{m˙A2+m˙B2−m˙Cond}}_{} {\overset{}{}}_{}$ =m˙g,A2+m˙g,B2,

где:

xg - массовая доля следового газа. $\frac{_{}}{dxgdt}$ - скорость изменения этой фракции.
${\overset{}{}}_{m˙g,A2}$ - массовый расход следового газа в порту A2.
${\overset{}{}}_{m˙g,B2}$ - массовый расход следового газа в порту B2.

Экономия энергии на стороне влажного воздуха объясняет изменение удельной внутренней энергии вследствие теплопередачи и конденсации водяного пара из массы влажного воздуха:

$_{} \frac{_{}}{MMAduMAdt} +_{} {\overset{}{uMA}}_{(} {\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} {m˙A2+m˙B2−m˙Cond}_{)} =_{} ϕA2 +_{ϕB2} +$ Q −

где:

ϕA2 - расход энергии в порту A2.
ϕB2 - расход энергии в порту B2.
β Cond - расход энергии, обусловленный конденсацией.

Теплота, передаваемая во влажный воздух или из него, Q, равна теплоте, передаваемой из двухфазной текучей среды или в двухфазную текучую среду.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A1` - Двухфазный жидкостный канал
двухфазная текучая среда

Входное или выходное отверстие, связанное с двухфазной текучей средой.

`B1` - Двухфазный жидкостный канал
двухфазная текучая среда

Входное или выходное отверстие, связанное с двухфазной текучей средой.

`A2` - Порт влажного воздуха
влажный воздух

Впускное или выпускное отверстие, связанное с влажным воздухом.

`B2` - Порт влажного воздуха
влажный воздух

Впускное или выпускное отверстие, связанное с влажным воздухом.

Продукция

развернуть все

`Z` - Фракции с длиной двухфазной зоны флюида
физический сигнал

Трехэлементный вектор долей длины зоны в двухфазном канале текучей среды, возвращаемый как физический сигнал. Вектор принимает форму [L, M, V], где L - субохлаждаемая жидкость, М - смесь жидкость-пар, а V - перегретый пар.

`W` - Скорость конденсации влажного воздуха
физический сигнал

Скорость конденсации воды во влажном потоке воздуха, возвращаемая как физический сигнал. Конденсат не накапливается на поверхности теплопередачи.

Параметры

развернуть все

Конфигурация

`Flow arrangement` - Выравнивание проточного тракта
`Cross flow` (по умолчанию) | `Parallel flow` | `Counter flow`

Выравнивание пути потока между сторонами теплообменника. Имеются следующие схемы потоков:

Parallel flow. Потоки проходят в одном направлении.
Counter flow. Потоки проходят параллельно друг другу, в противоположных направлениях.
Cross flow. Потоки проходят перпендикулярно друг другу.

`Cross flow arrangement` - Условия термического смешивания
`Two-Phase Fluid 1 unmixed & Moist Air 2 mixed` (по умолчанию) | `Both fluids unmixed` | `Two-phase fluid 1 mixed & Moist Air 2 unmixed` | `Both fluids mixed`

Выберите, может ли каждая из жидкостей смешиваться в своем канале. Смешанный поток означает, что текучая среда может свободно перемещаться в поперечном направлении, когда она движется вдоль пути потока. Несмешанный поток означает, что текучая среда ограничена для перемещения только вдоль пути потока. Например, сторона с ребрами считается несмешанным потоком.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Расположение потока значение Cross flow.

`Thermal resistance through heat transfer surface` - Термическое сопротивление стенки
`0 K/kW` (по умолчанию) | положительный скаляр

Тепловое сопротивление стенки, разделяющей две стороны теплообменника. Тепловое сопротивление стенки, загрязнение стенки и коэффициент конвективной теплопередачи жидкости влияют на количество тепла, передаваемого между потоками.

`Cross-sectional area at port A1` - Площадь потока в порту A1
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь потока в двухфазном отверстии для текучей среды A1.

`Cross-sectional area at port B1` - Площадь потока в порту B1
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь потока в двухфазном отверстии для текучей среды B1.

`Cross-sectional area at port A2` - Площадь потока в порту A2
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь потока на стороне влажного воздуха A2.

`Cross-sectional area at port B2` - Нормальная зона для потока в порту B2
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь потока на стороне влажного воздуха B2.

Двухфазная текучая среда 1

`Number of tubes` - Количество двухфазных жидкостных трубок
`25` (по умолчанию) | положительный скаляр

Количество двухфазных жидкостных трубок.

`Total length of each tube` - Общая длина каждой двухфазной трубки для текучей среды
`1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Общая длина каждой двухфазной трубки для текучей среды.

`Tube cross section` - Форма поперечного сечения трубы
`Circular` (по умолчанию) | `Rectangular` | `Annular` | `Generic`

Форма поперечного сечения трубки. Использовать Generic для задания произвольной геометрии поперечного сечения.

Этот параметр определяет поперечное сечение одной трубы.

`Tube inner diameter` - Внутренний диаметр одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Внутренний диаметр поперечного сечения одной трубки. Поперечное сечение и диаметр однородны вдоль трубы. Размер диаметра влияет на расчеты потерь давления и теплопередачи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра «Сечение трубы» значение Circular.

`Tube width` - Внутренняя ширина одной трубки
`0.05 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Внутренняя ширина поперечного сечения одной трубки. Поперечное сечение и ширина однородны вдоль трубы. Ширина и высота влияют на расчеты потерь давления и теплопередачи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра «Сечение трубы» значение Rectangular.

`Tube height` - Внутренняя высота одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Внутренняя высота одной трубки. Поперечное сечение и высота однородны вдоль трубы. Ширина и высота влияют на расчеты потерь давления и теплопередачи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра «Сечение трубы» значение Rectangular.

`Annulus inner diameter (heat transfer surface)` - Меньший диаметр кольцевого сечения
`0.05 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Меньший диаметр кольцевого сечения одной трубы. Поперечное сечение и внутренний диаметр однородны вдоль трубы. Внутренний диаметр влияет на расчеты потерь давления и теплопередачи. Теплопередача происходит через внутреннюю поверхность кольцевого пространства.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра «Сечение трубы» значение Annular.

`Annulus outer diameter` - Больший диаметр кольцевого сечения
`0.1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Больший диаметр кольцевого сечения одной трубы. Поперечное сечение и наружный диаметр однородны вдоль трубы. Внешний диаметр влияет на расчеты потерь давления и теплопередачи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра «Сечение трубы» значение Annular.

`Cross-sectional area per tube` - Внутренняя зона, нормальная к потоку в одной трубе
`0.002 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Внутренняя площадь потока каждой трубки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра «Сечение трубы» значение Generic.

`Wetted perimeter of tube cross-section for pressure loss` - Периметр сечения трубы, соприкасающейся с жидкостью
`0.15 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Периметр поперечного сечения трубы, к которому прикасается текучая среда. Поперечное сечение и периметр однородны вдоль трубы. Это значение применяется в расчетах потерь давления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра «Сечение трубы» значение Generic.

`Perimeter of tube cross-section for heat transfer` - Периметр одной трубы для расчетов теплопередачи
`0.15 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Периметр трубы для расчетов теплопередачи. Это часто совпадает с периметром трубы, но в таких случаях, как кольцевое поперечное сечение, это может быть только внутренний или внешний диаметр, в зависимости от теплопередающей поверхности. Поперечное сечение и периметр трубы однородны вдоль трубы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра «Сечение трубы» значение Generic.

`Pressure loss model` - Метод расчета потери давления из-за вязкого трения
`Correlation for flow inside tubes` (по умолчанию) | `Pressure loss coefficient`

СПОСОБ РАСЧЕТА ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ ИЗ-ЗА ВЯЗКОГО ТРЕНИЯ. Параметры настройки:

Pressure loss coefficient. Эта настройка используется для вычисления потерь давления на основе эмпирического коэффициента потерь.
Correlation for flow inside tubes. Эта настройка используется для расчета потерь давления на основе корреляции потока в трубе.

`Pressure loss coefficient, delta_p/(0.5rhov^2)` - Эмпирический коэффициент потерь для всех потерь давления в канале
`10` (по умолчанию)

Эмпирический коэффициент потерь для всех потерь давления в канале. Это значение учитывает трение стенки и незначительные потери из-за изгибов, колен и других изменений геометрии в канале.

Коэффициент потерь можно рассчитать по номинальному рабочему условию или настроить на соответствие экспериментальным данным. Коэффициент потерь определяется как:

$δ \frac{=}{\frac{}{}^{}}$ Δp12αv2,

где Δp - перепад давления, start- двухфазная плотность текучей среды, v - скорость потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для модели потери давления значение Pressure loss coefficient.

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Суммарная длина всех локальных сопротивлений в трубках
`0.1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Суммарная длина всех локальных сопротивлений в трубках. Этот параметр описывает длину трубы, которая приводит к тем же потерям давления, что и сумма всех незначительных потерь в трубе из-за изгибов, тройников или штуцеров. Увеличение эквивалентной длины приводит к большим потерям давления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для модели потери давления значение Correlation for flow inside tubes.

`Internal surface absolute roughness` - Средняя высота шероховатости поверхности
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Средняя высота дефектов поверхности трубы. Более грубая стенка приводит к большим потерям давления в турбулентном режиме для потерь давления, рассчитанных с помощью корреляции Хааланда.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Модель потери давления
Модель теплопередачи

кому Correlation for flow inside tubes.

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Наибольшее число Рейнольдса, указывающее на ламинарный поток
`2000` (по умолчанию) | положительный скаляр

Наибольшее число Рейнольдса, указывающее на ламинарный поток. Между этим значением и более низким числом Рейнольдса турбулентного потока режим потока является переходным.

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - наименьшее число Рейнольдса, указывающее на турбулентность потока;
`4000` (по умолчанию) | положительный скаляр

Наименьшее число Рейнольдса, указывающее на турбулентный поток. Между этим значением и верхним пределом числа Рейнольдса потока Ламинара режим потока является переходным.

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Коэффициент потери давления от вязкого трения в ламинарных потоках
`64` (по умолчанию) | положительный скаляр

Коэффициент в уравнениях потерь давления для вязкого трения в ламинарных потоках. Этот параметр также может быть известен как коэффициент формы. Значение по умолчанию соответствует сечению круглой трубы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Сечение трубы значение Generic и модель потери давления Correlation for flow inside tubes.

`Heat transfer coefficient model` - Метод расчета коэффициента теплопередачи между жидкостью и стенкой
`Correlation for flow inside tubes` (по умолчанию) | `Colburn equation`

СПОСОБ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ МЕЖДУ ЖИДКОСТЬЮ И СТЕНКОЙ. Доступны следующие параметры:

Colburn equation. Используйте эту настройку для вычисления коэффициента теплопередачи с пользовательскими переменными a, b и C. В жидкостной и паровой зонах коэффициент теплопередачи основан на уравнении Колберна. В зоне смеси жидкость-пар коэффициент теплопередачи основан на уравнении Каваллини - Зекчина.
Correlation for flow inside tubes. Эта настройка используется для расчета коэффициента теплопередачи для трубных потоков. В жидкостной и паровой зонах коэффициент теплопередачи рассчитывается с корреляцией Гниелински. В зоне смеси жидкость-пар коэффициент теплопередачи вычисляется с помощью уравнения Каваллини-Зекчина.

`Coefficients [a, b, c] for aRe^bPr^c in liquid zone` - коэффициенты уравнения Колберна в зоне жидкости
`[.023, .8, .33]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор положительных скаляров

Трехэлементный вектор, содержащий эмпирические коэффициенты уравнения Колберна. Каждая зона флюида имеет отдельное число Нуссельта, которое вычисляется уравнением Колберна для каждой зоны. Общая форма уравнения Колберна:

$Nu =^{}^{}$ aRebPrc.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Модель коэффициента теплопередачи значение Colburn equation.

`Coefficients [a, b, c] for aRe^bPr^c in mixture zone` - коэффициенты уравнения Каваллини - Зекчина в зоне смеси
`[.05, .8, .33]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор положительных скаляров

Трёхэлементный вектор, содержащий эмпирические коэффициенты уравнения Каваллини - Зеккина. Каждая зона флюида имеет отдельное число Нуссельта, которое вычисляется в зоне смеси уравнением Каваллини-Зекчина:

Зависимости

`Coefficients [a, b, c] for aRe^bPr^c in vapor zone` - коэффициенты уравнения Колберна в паровой зоне
`[.023, .8, .33]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор положительных скаляров

$Nu =^{}^{}$ aRebPrc.

Зависимости

`Laminar flow Nusselt number` - Соотношение конвективной и проводящей теплопередачи в ламинарном режиме потока
`3.66` (по умолчанию) | положительный скаляр

Соотношение конвективной и проводящей теплопередачи в ламинарном режиме потока. Количество Нусельта в жидкости влияет на скорость теплопередачи и зависит от поперечного сечения трубы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Модель коэффициента теплопередачи значение Correlation for flow inside tubes.

`Fouling factor` - Дополнительное термическое сопротивление из-за обрастания отложений
`0.1 m^2*K/kW` (по умолчанию) | положительный скаляр

Дополнительное тепловое сопротивление за счет обрастания слоев на поверхностях стенки. В реальных системах обрастающие отложения со временем растут. Однако рост происходит достаточно медленно, чтобы его можно было считать постоянным во время моделирования.

`Total fin surface area` - Общая площадь поверхности теплопередачи ребер
`0 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Общая площадь теплопередающей поверхности обеих сторон всех ребер. Например, если ребро прямоугольное, площадь поверхности вдвое превышает площадь прямоугольника.

Общая площадь поверхности теплопередачи представляет собой сумму площади поверхности канала и эффективной площади поверхности плавника, которая является результатом эффективности плавника и общей площади поверхности плавника.

`Fin efficiency` - Соотношение фактической и идеальной скоростей теплопередачи
`0.5` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

Отношение фактической теплопередачи к идеальной теплопередаче через ребра.

`Initial fluid energy specification` - Исходное состояние двухфазной текучей среды
`Temperature` (по умолчанию) | `Vapor quality` | `Vapor void fraction` | `Specific enthalpy` | `Specific internal energy`

Количество, используемое для описания начального состояния жидкости: температура, качество пара, паровая доля пустот, специфическая энтальпия или специфическая внутренняя энергия.

`Initial two-phase fluid pressure` - Давление жидкости в начале моделирования
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

Давление жидкости в начале моделирования.

`Initial two-phase fluid temperature` - Температура в начале моделирования
`293.15 K` (по умолчанию) | положительный скаляр | двухэлементный вектор

Температура в двухфазном канале флюида в начале моделирования. Этот параметр может быть скалярным или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднюю начальную температуру в канале. Векторное значение представляет начальную температуру на входе и выходе в форме [inlet, outlet]. Блок вычисляет линейный градиент между двумя портами. Впускное и выпускное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Начальная спецификация энергии текучей среды значение Temperature.

`Initial two-phase fluid vapor quality` - Массовая доля пара в начале моделирования
`0.5` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1] | двухэлементный вектор

Массовая доля пара в двухфазном канале текучей среды в начале моделирования. Этот параметр может быть скалярным или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднее начальное качество пара в канале. Векторное значение представляет начальное качество пара на входе и выходе в форме [inlet, outlet]]. Блок вычисляет линейный градиент между двумя портами. Впускное и выпускное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Начальная спецификация энергии текучей среды значение Vapor quality.

`Initial two-phase fluid vapor void fraction` - Объемная доля пара в начале моделирования
`0.5` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1] | двухэлементный вектор

Объемная доля пара в двухфазном канале текучей среды в начале моделирования. Этот параметр может быть скалярным или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднюю начальную долю пустот в канале. Значение вектора представляет начальную долю пустот на входе и выходе в форме [inlet, outlet]. Блок вычисляет линейный градиент между двумя портами. Впускное и выпускное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Начальная спецификация энергии текучей среды значение Vapor void fraction.

`Initial two-phase fluid specific enthalpy` - Энтальпия на единицу массы в начале моделирования
`1500 kJ/kg` (по умолчанию) | положительный скаляр | двухэлементный вектор

Энтальпия на единицу массы в двухфазном канале текучей среды в начале моделирования. Этот параметр может быть скалярным или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднюю начальную специфическую энтальпию в канале. Векторное значение представляет начальную специфическую энтальпию на входе и выходе в форме [inlet, outlet]. Блок вычисляет линейный градиент между двумя портами. Впускное и выпускное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Начальная спецификация энергии текучей среды значение Specific enthalpy.

`Initial two-phase fluid specific internal energy` - Внутренняя энергия на единицу массы в начале моделирования
`1500 kJ/kg` (по умолчанию) | положительный скаляр | двухэлементный вектор

Внутренняя энергия на единицу массы в двухфазном канале текучей среды в начале моделирования. Этот параметр может быть скалярным или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднюю начальную удельную внутреннюю энергию в канале. Значение вектора представляет начальную специфическую внутреннюю энергию на входе и выходе в форме [inlet, outlet]. Блок вычисляет линейный градиент между двумя портами. Впускное и выпускное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Начальная спецификация энергии текучей среды значение Specific internal energy.

Влажный воздух 2

`Flow geometry` - Конфигурация влажного воздушного потока
`Flow perpendicular to bank of circular tubes` (по умолчанию) | `Flow inside one or more tubes` | `Generic`

Путь потока влажного воздуха. Поток может проходить снаружи по набору труб или внутри трубы или набора труб. Можно также задать базовую параметризацию на основе эмпирических значений.

`Number of tubes` - Количество труб для влажного воздуха
`25` (по умолчанию) | положительный скаляр

Количество трубок для влажного воздуха. Большее количество труб приводит к более высоким потерям давления из-за вязкого трения, но большей площади поверхности для теплопередачи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Flow inside one or more tubes.

`Total length of each tube` - Общая длина каждой трубки влажного воздуха
`1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Общая длина каждой трубки влажного воздуха.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Flow inside one or more tubes.

`Tube cross section` - Форма поперечного сечения трубы
`Circular` (по умолчанию) | `Rectangular` | `Annular` | `Generic`

Форма поперечного сечения одной трубки. Установить в значение Generic для задания произвольной геометрии поперечного сечения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Flow inside one or more tubes.

`Tube inner diameter` - Внутренний диаметр одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Flow inside one or more tubes и поперечное сечение трубы в Circular.

`Tube width` - Внутренняя ширина одной трубки
`0.05 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Flow inside one or more tubes и поперечное сечение трубы в Rectangular.

`Tube height` - Внутренняя высота одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Внутренняя высота поперечного сечения одной трубы. Поперечное сечение и высота однородны вдоль трубы. Ширина и высота влияют на расчеты потерь давления и теплопередачи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте параметризацию геометрии потока Flow inside one or more tubes и поперечное сечение трубы в Rectangular.

`Annulus inner diameter (heat transfer surface)` - Меньший диаметр кольцевого сечения
`0.05 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте параметризацию геометрии потока Flow inside one or more tubes и поперечное сечение трубы в Annular.

`Annulus outer diameter` - Больший диаметр кольцевого сечения
`0.1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Flow inside one or more tubes и поперечное сечение трубы в Annular.

`Cross-sectional area per tube` - Внутренняя площадь потока в каждой трубе
`0.002 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Внутренняя площадь потока каждой трубки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Flow inside one or more tubes и поперечное сечение трубы в Generic.

`Wetted perimeter of tube cross-section for pressure loss` - Периметр сечения трубы, соприкасающейся с жидкостью
`0.15 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

`Perimeter of tube cross-section for heat transfer` - Периметр одной трубы для расчетов теплопередачи
`0.15 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

`Pressure loss model` - Метод расчета потери давления из-за вязкого трения
`Correlation for flow inside tubes` (по умолчанию) | `Euler number per tube row` | `Pressure loss coefficient` | `Correlation for flow over tube bank`

СПОСОБ РАСЧЕТА ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ ИЗ-ЗА ВЯЗКОГО ТРЕНИЯ. Для различных конфигураций потока доступны различные модели. Параметры настройки:

Correlation for flow inside tubes. Эта настройка используется для вычисления потери давления с корреляцией Хааланда.
Pressure loss coefficient. Эта настройка используется для вычисления потерь давления на основе эмпирического коэффициента потерь.
Euler number per tube row. Эта настройка используется для расчета потери давления на основе эмпирического числа Эйлера.
Correlation for flow over tube bank. Эта настройка используется для расчета потери давления на основе числа Хагена.

Доступные модели потерь давления зависят от настройки геометрии потока.

Зависимости

Если для геометрии потока задано значение Flow inside one or more tubes, Модель потери давления может быть установлена на:

Pressure loss coefficient.
Correlation for flow inside tubes.

Если для геометрии потока задано значение Flow perpendicular to bank of circular tubes, Модель потери давления может быть установлена на:

Correlation for flow over tube bank.
Euler number per tube row.

Если для геометрии потока задано значение Generic, параметр модели потери давления отключен. Потеря давления рассчитывается эмпирически с помощью параметра Коэффициент потери давления, delta_p/ (0,5 * rho * v ^ 2).

`Pressure loss coefficient, delta_p/(0.5rhov^2)` - Эмпирический коэффициент потерь для всех потерь давления в канале
`10` (по умолчанию) | положительный скаляр

Коэффициент потерь можно рассчитать по номинальному рабочему условию или настроить на соответствие экспериментальным данным. Коэффициент потери давления определяется как:

$δ \frac{=}{\frac{}{}^{}}$ Δp12αv2,

где Δp - перепад давления, start- двухфазная плотность текучей среды, v - скорость потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Геометрия потока в Generic.
Модель потери давления в Pressure loss coefficient.

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Суммарная длина всех локальных сопротивлений в трубках
`0.1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Суммарная длина всех локальных сопротивлений в трубках. Это длина трубы, которая приводит к тем же потерям давления, что и сумма всех незначительных потерь в трубе из-за таких вещей, как изгибы, тройники или штуцеры. Увеличение эквивалентной длины приводит к большим потерям давления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для модели потери давления значение Correlations for flow inside tubes.

`Internal surface absolute roughness` - Средняя высота шероховатости поверхности
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите один из следующих параметров:

Модель потери давления
Модель коэффициента теплопередачи

кому Correlation for flow inside tubes.

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Наибольшее число Рейнольдса, указывающее на ламинарный поток
`2000` (по умолчанию) | положительный скаляр

Наибольшее число Рейнольдса, указывающее на ламинарный поток. Между этим значением и более низким пределом числа Рейнольдса турбулентного потока режим потока является переходным.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Flow inside one or more tubes и модель потери давления Correlation for flow inside tubes.

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - наименьшее число Рейнольдса, указывающее на турбулентность потока;
`4000` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Коэффициент потери давления от вязкого трения в ламинарных потоках
`64` (по умолчанию) | положительный скаляр

Коэффициент в уравнениях потерь давления для вязкого трения в ламинарных потоках. Этот параметр также называется коэффициентом формы. Значение по умолчанию соответствует сечению круглой трубы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Correlation for flow inside tubes, Сечение трубы по Genericи модель потери давления для Correlation for flow inside tubes.

`Heat transfer coefficient model` - Метод расчета коэффициента теплопередачи между жидкостью и стенкой
`Correlation for flow over tube bank` (по умолчанию) | `Colburn equation` | `Correlation for flow inside tubes`

СПОСОБ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ МЕЖДУ ЖИДКОСТЬЮ И СТЕНКОЙ. Доступны следующие параметры:

Colburn equation. Эта настройка используется для вычисления коэффициента теплопередачи с пользовательскими переменными a, b и c уравнения Колберна.
Correlation for flow over tube bank. Эта настройка используется для вычисления коэффициента теплопередачи на основе корреляции пучка труб с использованием числа Хагена.
Correlation for flow inside tubes. Эта настройка используется для вычисления коэффициента теплопередачи для трубных потоков с корреляцией Гниелински.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для геометрии потока значение:

Flow perpendicular to bank of circular tubes.
Flow inside one or more tubes.

`Coefficients [a, b, c] for aRe^bPr^c` - коэффициенты уравнения Колберна
`[0.023, 0.8, 0.33]` (по умолчанию) | трехэлементный вектор

Трехэлементный вектор, содержащий эмпирические коэффициенты уравнения Колберна. Уравнение Колберна является формулировкой для вычисления числа Нуссельта. Общая форма уравнения Колберна:

$Nu =^{}^{}$ aRebPrc.

Если для модели коэффициента теплопередачи задано уравнение Колберна, а для геометрии потока установлено значение Flow inside one or more tubesили геометрия потока имеет значение Generic, уравнение Колберна по умолчанию:

$Nu =^{}^{}$ 0,023Re0,8Pr1/3.

Если для модели коэффициента теплопередачи задано уравнение Колберна, а для геометрии потока установлено значение Flow perpendicular to bank of circular tubes, уравнение Колберна по умолчанию:

$Nu =^{}^{}$ 0,27Re0,63Pr0,36.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Перетекание геометрии в:
- Flow inside one or more tubes
- Flow perpendicular to bank of circular tubes
и модель коэффициента теплопередачи Colburn equation.
Геометрия потока в Generic.

`Laminar flow Nusselt number` - Соотношение конвективной и проводящей теплопередачи в ламинарном режиме потока
`3.66` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Геометрия потока значение Flow inside one or more tubes, Сечение трубы по Genericи параметризация теплопередачи в Correlation for flow inside tubes.

`Tube bank grid arrangement` - Геометрическое размещение трубных рядов в банке
`Inline` (по умолчанию) | `Staggered`

Выравнивание трубок в пучке трубок. Строки находятся либо в одной линии с соседями, либо в шахматном порядке.

InlineВсе ряды труб расположены непосредственно друг за другом.
StaggeredТрубы одного ряда труб расположены в зазоре между трубами предыдущего ряда труб.

Центровка труб влияет на число Нуссельта и скорость теплопередачи.