Heat Exchanger

Охладитель промежуточного охлаждения или рециркуляция отработавших газов (EGR)

Библиотека:
Блок Силового Агрегата/Двигатель/Компоненты Engine Сгорания/Основной Поток

Описание

Блок Heat Exchanger моделирует теплообменник, для примера, промежуточный охладитель или охладитель рециркуляции отработавших газов (EGR). Входное отверстие (порт C) соединяется с компонентом потока двигателя (ограничение потока, компрессор, турбина или блок двигателя). Выходное отверстие (порт B) соединяется с объемом (регулирует объем или окружение). Основываясь на верхней температуре, эффективности теплообменника и температуре охлаждающей среды, блок определяет скорость теплопередачи и последующую температуру.

Для эффективности теплообменника и температуры охлаждающей среды можно задать либо постоянное значение, либо внешний вход. Для примера, если вы задаете эффективность теплообменника, которая:

Равная 1, нижняя по потоку температура равна температуре охлаждающей среды.
Равный 0, теплопередача охлаждающей среде отсутствует. Температура ниже по потоку равна температуре выше по потоку.

Блок принимает отсутствие перепада давления. Для моделирования падения давления используйте блок Flow Restriction.

Уравнения

Блок Heat Exchanger реализует уравнения, которые используют эти переменные.

$T_{u p s t r}$	Температура в восходящем направлении
$T_{d n s t r}$	Температура ниже по потоку
$T_{c o o l}$	Температура охлаждающей среды
$T_{c o o l, c n s t}$	Постоянная температура охлаждающей среды
$T_{c o o l, i n p u t}$	Внешняя входная температура охлаждающей среды
$ε$	Эффективность теплообменника
$ε_{c n s t}$	Постоянная эффективность теплообменника
$ε_{i n p u t}$	Вход теплообменника
$c_{p}$	Удельное тепло при постоянном давлении
$q_{h t}$	Скорость теплопередачи теплообменника
$p_{f l w, i n}$	Давление на входе
$p_{v o l, o u t}$	Давление на выходе
$T_{v o l, o u t}$	Температура на выходе
$h_{v o l, o u t}$	Специфическая энтальпия на выходе
$q_{i n}$	Скорость потока жидкости на входе
$q_{o u t}$	Скорость потока жидкости на выходе
$\dot{m}$	Теплообменник массового расхода жидкости
$T_{f l w, i n}$	Температура на входе
$T_{i n}$	Температура на входе в теплообменник
$T_{o u t}$	Температура на выходе теплообменника
$h_{i n}$	Специфическая энтальпия входного отверстия

Эффективность теплообменника

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

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

В идеальном теплообменнике температура ниже по потоку равна температуре охлаждения. 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 последующую температуру и скорость 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, $P_{f l w, i n} = P_{v o l, o u t}$ .

Соединение компонента потока с входным отверстием теплообменника определяет направление массового потока. На основе направления массового расхода жидкости применяются эти уравнения температуры и теплового потока.

Поток жидкости	Массовый расход жидкости	Температура и тепловой поток
Вперед - От компонента потока двигателя до объема на выходе	$\dot{m} \geq 0$	$\begin{array}{l} T_{u p s t r} = T_{f l w, i n} \\ T_{i n} = T_{u p s t r} \\ T_{o u t} = T_{d n s t r} \\ q_{o u t} = \dot{m} c_{p} T_{d n s t r} \end{array}$
Назад - От объема выхода до компонента потока двигателя	$\dot{m} < 0$	$\begin{array}{l} T_{u p s t r} = T_{v o l, o u t} \\ T_{i n} = T_{d n s t r} \\ T_{o u t} = T_{v o l, o u t} \\ h_{i n} = c_{p} T_{d n s t r} \\ q_{o u t} = \dot{m} h_{v o l, o u t} \end{array}$

Поток жидкости

Массовый расход жидкости

Температура и тепловой поток

Вперед - От компонента потока двигателя до объема на выходе

$\dot{m} \geq 0$

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

Назад - От объема выхода до компонента потока двигателя

$\dot{m} < 0$

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

Блок использует внутренний сигнал FlwDir отслеживать направление потока.

Учет степени

Для учета степени, блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` - Степень между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают на выход из блока	`PwrHeatFlwIn`	Скорость потока жидкости в порту C	_qin
		`PwrHeatFlwOut`	Скорость потока жидкости в порту B	- _qout
	`PwrNotTrnsfrd` - Степень через контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrHeatTrnsfr`	Скорость теплопередачи в охлаждающую среду	- _qht
	`PwrStored` - Сохраненная скорость изменения энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение		Не используется

Порты

Вход

расширить все

`C` - Массовый расход входного отверстия, расход тепла, температура, массовые доли
двухсторонний порт соединителя

Шина, содержащая теплообменник:

MassFlwRate - Массовый расход жидкости на входе, $\dot{m}$ , в кг/с
HeatFlwRate - Расход тепла на входе, $q_{i n}$ , в Дж/с
Temp - Температура на входе, $T_{f l w, i n}$ , в K
MassFrac - Массовые фракции входного отверстия, безразмерные.
В частности, шина с этими массовыми фракциями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Диоксид углерода
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сжигаемый газ

`B` - Объемное давление на выходе, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

Шина, содержащая теплообменник:

Prs - Давление на выходе, $p_{v o l, o u t}$ , в Па
Temp - Температура на выходе, $T_{v o l, o u t}$ , в K
Enth - Специфическая энтальпия на выходе, $h_{v o l, o u t}$ , в Дж/кг
MassFrac - Массовые фракции на выходе, безразмерные.
В частности, шина с этими массовыми фракциями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Диоксид углерода
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сжигаемый газ

`Effct` - Эффективность теплообменника
`scalar`

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

Зависимости

Чтобы создать этот порт, установите Effectiveness model равным External input.

`CoolTemp` - Температура охлаждающей среды
скаляр

Температура охлаждающей среды, $T_{c o o l, i n p u t}$ .

Зависимости

Чтобы создать этот порт, установите Cooling medium temperature input равным External input

Выход

расширить все

`Info` - Данные теплообменника
автобус

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блоков.

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

`C` - Давление потока на входе, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

Шина, содержащая теплообменник:

Prs - Давление на входе, $p_{f l w, i n}$ , в Па
Temp - Температура на входе, $T_{i n}$ , в K
Enth - Специфическая энтальпия на входном отверстии, $h_{i n}$ , в Дж/кг
MassFrac - Массовые фракции входного отверстия, безразмерные.
В частности, шина с этими массовыми фракциями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Диоксид углерода
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сжигаемый газ

`B` - Объемный массовый расход на выходе, расход тепла, температура, массовые доли
двухсторонний порт соединителя

Шина, содержащая теплообменник:

MassFlwRate - Массовый расход жидкости на выходе, $\dot{m}$ , в кг/с
HeatFlwRate - Расход тепла на выходе, $q_{o u t}$ , в Дж/с
Temp - Температура на выходе, $T_{o u t}$ , в K
MassFrac - Массовые фракции на выходе, безразмерные.
В частности, шина с этими массовыми фракциями:
- O2MassFrac - Кислород
- N2MassFrac - Азот
- UnbrndFuelMassFrac - несгоревшее топливо
- CO2MassFrac - Диоксид углерода
- H2OMassFrac - Вода
- COMassFrac - Монооксид углерода
- NOMassFrac - Оксид азота
- NO2MassFrac - Диоксид азота
- NOxMassFrac - Оксид азота и диоксид азота
- PmMassFrac - Твердые частицы
- AirMassFrac - Воздух
- BrndGasMassFrac - Сжигаемый газ

Параметры

расширить все

Опции блока

`Effectiveness model` - Тип модели теплоэффективности
`Constant` (по умолчанию) | `External input`

Тип модели для вычисления эффективности теплообменника.

Зависимости

Выбор:

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

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

Вход температуры охлаждающей среды.

Зависимости

Выбор:

External input создает CoolTemp порт.
Constant включает параметр Cooling medium temperature, 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, чтобы указать интеркулер
EGR cooler hot to cold от красного до синего, чтобы указать EGR от горячего до холодного
EGR cooler cold to hot от синего до красного, чтобы указать EGR от холодного до горячего

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

Постоянная температура охлаждающей среды, $T_{c o o l, c n s t}$ , в К.

Зависимости

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

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

Удельное тепло при постоянном давлении, $c_{p}$ , в Дж/( кг * К).

Примеры моделей

Conventional Vehicle Reference Application

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Симулируйте полную модель транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, коробкой передач и соответствующими алгоритмами управления силовым агрегатом. Используйте для анализа соответствия силового агрегата и выбора компонентов, проекта алгоритмов управления и диагностики и аппаратных средств в цикле (HIL) проверки.

Ссылки

[1] Эрикссон, Ларс и Нильсен, Ларс. Моделирование и управление двигателями и приводами. Chichester, West Sussex, Великобритания: John Wiley & Sons Ltd, 2014.

Документация

Heat Exchanger

Описание

Уравнения

Учет степени

Порты

Вход

`C` - Массовый расход входного отверстия, расход тепла, температура, массовые доли
двухсторонний порт соединителя

`B` - Объемное давление на выходе, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

`Effct` - Эффективность теплообменника
`scalar`

Зависимости

`CoolTemp` - Температура охлаждающей среды
скаляр

Зависимости

Выход

`Info` - Данные теплообменника
автобус

`C` - Давление потока на входе, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

`B` - Объемный массовый расход на выходе, расход тепла, температура, массовые доли
двухсторонний порт соединителя

Параметры

`Effectiveness model` - Тип модели теплоэффективности
`Constant` (по умолчанию) | `External input`

Зависимости

`Cooling medium temperature input` - Задайте 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` - Удельная теплота
`1005` (по умолчанию) | `scalar`

Примеры моделей

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Ссылки

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Powertrain Blockset

Поддержка

Документация

Heat Exchanger

Описание

Уравнения

Учет степени

Порты

Вход

C - Массовый расход входного отверстия, расход тепла, температура, массовые доли двухсторонний порт соединителя

B - Объемное давление на выходе, температура, энтальпия, массовые фракции двухсторонний порт соединителя

Effct - Эффективность теплообменника scalar

Зависимости

CoolTemp - Температура охлаждающей среды скаляр

Зависимости

Выход

Info - Данные теплообменника автобус

C - Давление потока на входе, температура, энтальпия, массовые фракции двухсторонний порт соединителя

B - Объемный массовый расход на выходе, расход тепла, температура, массовые доли двухсторонний порт соединителя

Параметры

Effectiveness model - Тип модели теплоэффективности Constant (по умолчанию) | External input

Зависимости

Cooling medium temperature input - Задайте 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 - Удельная теплота 1005 (по умолчанию) | scalar

Примеры моделей

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Ссылки

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Powertrain Blockset

Поддержка

`C` - Массовый расход входного отверстия, расход тепла, температура, массовые доли
двухсторонний порт соединителя

`B` - Объемное давление на выходе, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

`Effct` - Эффективность теплообменника
`scalar`

`CoolTemp` - Температура охлаждающей среды
скаляр

`Info` - Данные теплообменника
автобус

`C` - Давление потока на входе, температура, энтальпия, массовые фракции
двухсторонний порт соединителя

`B` - Объемный массовый расход на выходе, расход тепла, температура, массовые доли
двухсторонний порт соединителя

`Effectiveness model` - Тип модели теплоэффективности
`Constant` (по умолчанию) | `External input`

`Cooling medium temperature input` - Задайте 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` - Удельная теплота
`1005` (по умолчанию) | `scalar`

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