Condenser Evaporator (2P-MA)

Моделирует теплообмен между сырой воздушной сетью и сетью, которая может подвергаться изменению фазы

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Интерфейсы Гидравлической сети/Теплообменники

Описание

Блок Condenser Evaporator (2P-MA) моделирует теплообменник с одной сырой воздушной сетью, которая течет между портами A2 и B2, и одной двухфазной гидросистемой, которая течет между портами A1 и B1. Теплообменник может действовать как конденсатор или как испаритель. Потоки жидкости могут быть выровнены в параллельных встречных или поперечных строениях потока.

Пример теплообменника для холодильного оборудования

Можно смоделировать сторону сырого воздуха как поток в трубах, поток вокруг двухфазной гидравлической трубки или с помощью эмпирической, типовой параметризации. Сырой воздух содержит воздух, следящий газ и водяной пар, которые могут конденсироваться в течение всего цикла теплообмена. Модель блока учитывает передачу энергии от воздуха к слою конденсации жидкой воды. Этот жидкий слой не собирается на поверхности теплопередачи и, как принято, полностью удаляется из последующего потока сырого воздуха. Скорость конденсации влаги возвращается как физический сигнал в порт W.

Блок использует метод Effectiveness-NTU (E-NTU), чтобы смоделировать теплопередачу через общую стенку. Загрязнение на стенках теплообменника, которое увеличивает тепловое сопротивление и уменьшает теплообмен между двумя жидкостями, также моделируется. Вы также можете опционально смоделировать ребра как на стороне сырого воздуха, так и на стороне двухфазной жидкости. Падение давления из-за вязкого трения с обеих сторон теплообменника может быть смоделировано аналитически или путем типовой параметризации, которую можно использовать, чтобы настроить на собственные данные.

Можно смоделировать двухфазную сторону жидкости как поток внутри трубы или набора труб. Двухфазные гидравлические трубы используют следующую за ними модель, чтобы отслеживать подохлаждаемую жидкость (L), смесь пар-жидкость (M) и перегретый пар (V) в трех зонах. Относительное количество пространства, которое зона занимает в системе, называется дробью длины зоны в системе.

Фракции длины зоны в двухфазном гидравлическом трубопроводе

Сумма долей длины зоны в двухфазной гидравлической трубке равна 1. Порт Z возвращает дроби длины зоны как вектор физических сигналов для каждой из трех фаз: [L, M, V].

Строение теплообменника

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

Устройство потока

Параметр Flow arrangement присваивает относительные пути потока между двумя сторонами:

Parallel flow указывает, что жидкости 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.

Тепловое перемешивание

Когда Flow arrangement установлено на Cross flowИспользуйте параметр Cross flow arrangement, чтобы указать, разделены ли двухфазные потоки жидкости или сырого воздуха на несколько путей перегородками или стенками. Без этих разделений поток может свободно перемешиваться и рассматривается как смешанный. Обе жидкости, одна жидкость или ни одна жидкость не могут быть смешаны в поперечном потоке. Смешивание гомогенизирует температуру жидкости вдоль направления потока второй жидкости и изменяется перпендикулярно второму потоку жидкости.

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

Примеры строений кросс-потока

Обратите внимание, что направление потока во время симуляции не влияет на выбранную настройку расположения потока. Порты на блоке не отражают физические положения портов в системе физического теплообмена.

Все устройства для потока являются однопроходными, что означает, что жидкости не делают нескольких поворотов в теплообменнике для дополнительных точек теплопередачи. Чтобы смоделировать многоходовой теплообменник, можно расположить несколько блоков испарителя конденсатора (2P-MA) последовательно или параллельно.

Например, чтобы достичь двухпроходного строения на двухфазной стороне жидкости и однопроходного строения на влажной стороне воздуха, можно соединить двухфазные стороны жидкости последовательно и влажные стороны воздуха с тем же входом параллельно (такие как два блока Источника Массового Расхода с половиной общего массового расхода), как показано ниже.

Геометрия потока

Устройство Flow geometry наборов параметров потоком сырого воздуха либо внутри трубки, либо внутри набора трубок, либо перпендикулярно блоку трубок. Можно также задать эмпирическое типовое строение. Двухфазная жидкость всегда течет внутрь трубы или набора труб.

Когда Flow geometry установлено на Flow perpendicular to bank of circular tubes, используйте параметр Tube bank grid arrangement, чтобы задать выравнивание двухфазной гидравлической трубки как Inline или Staggered. Красный, нисходящая стрела указывает направление потока сырого воздуха. Также на Inline рисунке указаны параметры Number of tube rows along flow direction и Number of tube segments in each tube row. Здесь направление потока относится к потоку сырого воздуха, а труба относится к двухфазной гидравлической трубе. Параметр Length of each tube segment in a tube row показан на Шаггерном рисунке.

Плавники

Строение теплообменника без ребер, когда параметр Total fin surface area установлен в 0 m^2. Ребра вводят дополнительную площадь поверхности для дополнительного теплопередачи. Каждая сторона жидкости имеет отдельную площадь плавника.

Эффективность-теплопередача NTU

Скорость теплопередачи вычисляется для каждой жидкой фазы. В соответствии с тремя зонами жидкости, которые происходят на двухфазной стороне жидкости теплообменника, скорость теплопередачи вычисляется в трех секциях.

Теплопередача в зоне вычисляется как:

$Q_{z o n e} = ϵ C_{Min} (T_{In,2P} - T_{In,MA}),$

где:

C _Min является меньшим из скоростей теплоемкости двух жидкостей в этой зоне. Скорость теплоемкости является продуктом удельного тепла жидкости, _c p и массового расхода жидкости. _C Min всегда положительный.
T _In, 2P является температурой на входе в зону двухфазной жидкости.
T _In, MA является температурой на входе в зону сырого воздуха.
ε - эффективность теплообменника.

Эффективность является функцией скорости теплоемкости и количества передаточных модулей, NTU, а также изменяется на основе расположения потока теплообменника, которое более подробно обсуждается в Effectiveness by Flow Organization. Значение NTU определяется как:

$N T U = \frac{z}{C_{Min} R},$

где:

z является отдельной долей длины зоны.
R - общее тепловое сопротивление между двумя потоками из-за конвекции, проводимости и любого загрязнения стенок трубы:

$R = \frac{1}{U_{2P} A_{Th,2P}} + \frac{F_{2P}}{A_{Th,2P}} + R_{W} + \frac{F_{MA}}{A_{Th,MA}} + \frac{1}{U_{MA} A_{Th,MA}},$
где:
- U - коэффициент конвективной теплопередачи соответствующей жидкости. Этот коэффициент обсуждается более подробно в Двухфазной Корреляции Жидкости и Влажных Корреляциях Воздуха.
- F - Fouling factor на двухфазной жидкой или сырой воздушной стороне, соответственно.
- R W является Thermal resistance through heat transfer surface.
- A _Th - площадь поверхности теплопередачи соответствующей стороны теплообменника. _A Th - это сумма площади поверхности стенки, A W и Total fin surface area_, A F:
  
  $A_{Th} = A_{W} + η_{F} A_{F},$
  где η F является Fin efficiency.

Общая скорость теплопередачи между жидкостями является суммой тепла, передаваемого в трех зонах переохлаждаемой жидкостью (_QL), смесью пар жидкости (_QM) и перегретым паром (_QV):

$Q = \sum Q_{Z} = Q_{L} + Q_{M} + Q_{V} .$

Эффективность по компоновке потока

Эффективность теплообменника изменяется в зависимости от его строения потока и смешивания в каждой жидкости. Ниже приведены составы для эффективности, рассчитанные в жидкой и паровой зонах для каждого строения. Эффективность $ε = 1 - \exp (- N T U)$ для всех строений в зоне смеси.

Когда Flow arrangement установлено на Parallel flow:

$ϵ = \frac{1 - exp [- N T U (1 + C_{R})]}{1 + C_{R}}$
Когда Flow arrangement установлено на Counter flow:

$ϵ = \frac{1 - exp [- N T U (1 - C_{R})]}{1 - C_{R} exp [- N T U (1 - C_{R})]}$
Когда Flow arrangement установлено на Cross flow и Cross flow arrangement установлено на Both fluids unmixed:

$ϵ = 1 - exp {\frac{N T U^{0 .22}}{C_{R}} [exp (- C_{R} N T U^{0 .78}) - 1]}$
Когда Flow arrangement установлено на Cross flow и Cross flow arrangement установлено на Both fluids mixed:

$ϵ = {[\frac{1}{1 - exp (- N T U)} + \frac{C_{R}}{1 - exp (- C_{R} N T U)} - \frac{1}{N T U}]}^{- 1}$

Когда одна жидкость смешивается, а другая не смешивается, уравнение эффективности зависит от относительных скоростей теплоемкости жидкостей. Когда Flow arrangement установлено на Cross flow и Cross flow arrangement 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 не смешивается:

$ϵ = \frac{1}{C_{R}} (1 - exp {- C_{R} {1 - \exp (- N T U)}})$
Когда жидкость с _Cmin смешивается и жидкость с _Cmax не смешивается:

$ϵ = 1 - exp {- \frac{1}{C_{R}} [1 - exp (- C_{R} N T U)]}$

C R обозначает отношение между скоростями теплоемкости двух жидкостей:

$C_{R} = \frac{C_{Min}}{C_{Max}} .$

Уплотнение

Со стороны сырого воздуха на поверхности теплопередачи может образоваться слой конденсации. Этот жидкий слой может влиять на количество тепла, передаваемого между сырым воздухом и двухфазной жидкостью. Уравнения для теплопередачи E-NTU выше приведены для сухой теплопередачи. Для коррекции влияния конденсации уравнения E-NTU дополнительно вычисляются с мокрыми параметрами, перечисленными ниже. Любое из двух расчетных тепловых скоростей потока жидкости, результатов в большем количестве охлаждения со стороны сырого воздуха, используется в тепловых расчетах для каждой зоны [1]. Чтобы использовать этот метод, число Льюиса принято близким к 1 [1], что верно для сырого воздуха.

Количества E-NTU, используемые для вычислений скорости теплопередачи

	Расчет сухого раствора	Мокрый расчет
Температура на входе в зону сырого воздуха	_Tin,MA	_Tin,wb,MA
Скорость теплоемкости	${\bar{\dot{m}}}_{M A} {\bar{c}}_{p, M A}$	${\bar{\dot{m}}}_{M A} {\bar{c}}_{e q, M A}$
Коэффициент теплопередачи	_UMA	$U_{M A} \frac{{\bar{c}}_{e q, M A}}{{\bar{c}}_{p, M A}}$

где:

_Tin,MA - температура входного отверстия зоны сырого воздуха.
_Tin,wb,MA - температура влажного воздуха, смоченного с луковицей, связанная с _Tin,MA.
${\bar{\dot{m}}}_{M A}$ - сухой воздушный массовый расход жидкости.
${\bar{c}}_{p, M A}$ - теплоемкость сырого воздуха на единицу массы сухого воздуха.
${\bar{c}}_{e q, M A}$ - эквивалентная теплоемкость. Эквивалентной теплоемкостью является изменение удельной энтальпии сырого воздуха (на модуль сухого воздуха). ${\bar{h}}_{M A}$ относительно температуры в условиях насыщенного сырого воздуха:

${\bar{c}}_{e q, M A} = {(\frac{\partial {\bar{h}}_{M A}}{\partial T_{M A}})}_{s} .$

Массовый расход жидкости конденсированного водяного пара, выходящего из потока сырой воздушной массы, зависит от относительной влажности между входным отверстием сырого воздуха и стенкой канала и NTU теплообменника:

${\dot{m}}_{c o n d} = - {\bar{\dot{m}}}_{M A} (W_{w a l l, M A} - W_{i n, M A}) (1 - e^{- N T U_{M A}}),$

где:

W _стенке МА - коэффициент влажности на поверхности теплопередачи.
W _в, МА является отношением влажности на входном отверстии потока сырого воздуха.
NTU _MA - количество передаточных модулей на стороне сырого воздуха, рассчитанное как:

$N T U_{M A} = \frac{U_{M A} \frac{{\bar{c}}_{e q, M A}}{{\bar{c}}_{p, M A}} A_{T h, M A}}{{\bar{\dot{m}}}_{M A} {\bar{c}}_{e q, M A}} .$

Энергетический поток, связанный с конденсацией паров воды, основан на различии между специфической энтальпией паров, h _{водой, стенкой} и специфической энтальпией испарения, _h fg, для воды:

$ϕ_{C o n d} = {\dot{m}}_{c o n d} (h_{w a t e r, w a l l} - h_{f g}) .$

Конденсат не накапливается на поверхности теплопередачи и не влияет на геометрические параметры, такие как диаметр трубы. Сконденсированная вода полностью удаляется из последующего потока сырого воздуха.

Двухфазные корреляции жидкости

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент конвективной теплопередачи изменяется в соответствии с числом Нуссельта жидкости:

$U = \frac{Nu k}{D_{H}},$

где:

Nu - среднезонное число Нуссельта, которое зависит от режима течения.
k - теплопроводность жидкой фазы.
D H - гидравлический диаметр трубы.

Для турбулентных потоков в переохлажденных жидких или перегретых паровых зонах число Нуссельта вычисляется корреляцией Гнилинского:

$Nu = \frac{\frac{f_{D}}{8} (Ре - 1000) PR}{1 + 12.7 \sqrt{\frac{f}{8}} ({PR}^{2 / 3} - 1)},$

где:

Re - жидкое число Рейнольдса.
Pr - жидкое число Прандтля.

Для турбулентных потоков в зоне смеси пар-жидкости число Нуссельта вычисляется корреляцией Каваллини-Цекхина:

$Nu = \frac{{являются}_{SL}^{b} {PR}_{SL}^{c} {{[(\sqrt{\frac{ρ_{SL}}{ρ_{SV}}} - 1) x_{Out} + 1]}^{1 + b} - {[(\sqrt{\frac{ρ_{SL}}{ρ_{SV}}} - 1) x_{In} + 1]}^{1 + b}}}{(1 + b) (\sqrt{\frac{ρ_{SL}}{ρ_{SV}}} - 1) (x_{Out} - x_{In})} .$

где:

Re _SL является числом Рейнольдса насыщенной жидкости.
Pr _SL является числом Прандтля насыщенной жидкости.
ρ _SL является плотностью насыщенной жидкости.
ρ _SV является плотностью насыщенного пара.
a = 0,05, b = 0,8 и c = 0,33.

Для ламинарных течений число Нуссельта задается параметром Laminar flow Nusselt number.

Для переходных потоков число Нуссельта является смесью между ламинарным и турбулентным числами Нуссельта.

Эмпирическая формулировка числа Нуссельта

Когда параметр Heat transfer coefficient model установлен в Colburn equationчисло Нуссельта для переохлаждаемой жидкости и перегретых паровых зон вычисляется эмпирическим уравнением Колбёрна:

$Nu = a {Ре}^{b} {PR}^{c},$

где a, b и c заданы в параметрах Coefficients [a, b, c] for a*Re^b*Pr^c in liquid zone и Coefficients [a, b, c] for a*Re^b*Pr^c in vapor zone.

Число Нуссельта для зон смеси пар-жидкости вычисляется уравнением Каваллини-Цекчина с переменными, заданными в параметре Coefficients [a, b, c] for a*Re^b*Pr^c in mixture zone.

Падение давления

Падение давления из-за вязкого трения изменяется в зависимости от режима течения и строения. В вычислении используется общая плотность, которая является общей двухфазной массой жидкости, разделенной на общий двухфазный объем жидкости.

Для турбулентных потоков, когда число Рейнольдса выше Turbulent flow lower Reynolds number limit, падение давления на трение вычисляется в терминах коэффициента трения Дарси. Перепад давления между портом A1 и внутренним узлом I1:

$p_{A1} - p_{I1} = \frac{f_{D,A} {\dot{m}}_{A1} | {\dot{m}}_{A1} |}{2 ρ D_{H} A_{CS}^{2}} (\frac{L + L_{Add}}{2}),$

где:

$\dot{m}$ _A1 - общая скорость потока жидкости через порт A1.
f _D, A является коэффициентом трения Дарси, согласно корреляции Haaland:

$f_{D,A1} = {- 1.8 {log}_{10} [\frac{6.9}{{Re}_{A1}} + {(\frac{ϵ_{R}}{3.7 D_{H}})}^{1.11}]}^{-2},$
где ε R - двухфазный гидравлический трубопровод Internal surface absolute roughness. Обратите внимание, что коэффициент трения зависит от числа Рейнольдса и вычисляется в обоих портах для каждой жидкости.
L является Total length of each tube на двухфазной стороне жидкости.
L _Add является двухфазной жидкостной боковой Aggregate equivalent length of local resistances, которая является эквивалентной длиной трубки, которая вводит такое же количество потерь, как и сумма потерь из-за других локальных сопротивлений в трубке.
A _CS является площадью поперечного сечения трубы.

Перепад давления между портом B1 и внутренним узлом I1:

$p_{B1} - p_{I1} = \frac{f_{D,B} {\dot{m}}_{B1} | {\dot{m}}_{B1} |}{2 ρ D_{H} A_{CS}^{2}} (\frac{L + L_{Add}}{2}),$

где $\dot{m}$ _B1 - общая скорость потока жидкости через порт B1.

Коэффициент трения Дарси в B1 порта:

$f_{D,B1} = {- 1.8 {log}_{10} [\frac{6.9}{{Re}_{B1}} + {(\frac{ϵ_{R}}{3.7 D_{H}})}^{1.11}]}^{-2} .$

Для ламинарных течений, когда число Рейнольдса ниже Laminar flow upper Reynolds number limit, падение давления на трение вычисляется в терминах Laminar friction constant for Darcy friction factor, λ. λ является пользовательским параметром, когда Tube cross-section задано значение Genericв противном случае значение вычисляется внутренне. Перепад давления между портом A1 и внутренним узлом I1:

$p_{A1} - p_{I1} = \frac{λ μ {\dot{m}}_{A1}}{2 ρ D_{H}^{2} A_{C S}} (\frac{L + L_{Add}}{2}),$

where - двухфазная динамическая вязкость жидкости. Перепад давления между портом B1 и внутренним узлом I1:

$p_{B1} - p_{I1} = \frac{λ μ {\dot{m}}_{B1}}{2 ρ D_{H}^{2} A_{C S}} (\frac{L + L_{Add}}{2}) .$

Для переходных потоков перепадом давления из-за вязкого трения является сглаженная смесь между значениями для ламинарного и турбулентного падения давления.

Эмпирический состав для снижения давления

Когда Pressure loss model установлено на Pressure loss coefficient, падения давления из-за вязкого трения вычисляются эмпирическим коэффициентом падения давления, ξ.

Перепад давления между портом A1 и внутренним узлом I1:

$p_{A1} - p_{I1} = \frac{1}{2} ξ \frac{{\dot{m}}_{A1} | {\dot{m}}_{A1} |}{2 ρ A_{CS}^{2}} .$

Перепад давления между портом B1 и внутренним узлом I1:

$p_{B1} - p_{I1} = \frac{1}{2} ξ \frac{{\dot{m}}_{B1} | {\dot{m}}_{B1} |}{2 ρ A_{CS}^{2}} .$

Корреляции сырого воздуха

Коэффициент теплопередачи для потоков внутри одной или нескольких труб

Когда значение Flow geometry сырого воздуха установлено равным Flow inside one or more tubesчисло Нуссельта вычисляют согласно корреляции Гнилинского таким же образом, как двухфазная переохлажденная жидкость или перегретый пар. Смотрите Коэффициент Теплопередачи для получения дополнительной информации.

Коэффициент теплопередачи для потоков через банк труб

Когда значение Flow geometry сырого воздуха установлено равным Flow perpendicular to bank of circular tubesчисло Нуссельта вычисляется на основе числа Хагена, Hg, и зависит от Tube bank grid arrangement настройки:

$Nu = {\begin{matrix} 0.404 L q^{1/3} {(\frac{Re + 1}{Ре + 1000})}^{0.1}, & I n l i n e \\ 0.404 L q^{1 / 3}, & S t a g g e r e d \end{matrix}$

где:

$L q = {\begin{matrix} 1.18 PR (\frac{4 l_{T} / π - D}{l_{L}}) Hg (Ре), & I n l i n e \\ 0.92 PR (\frac{4 l_{T} / π - D}{l_{D}}) Hg (Ре), & S t a g g e r e d w i t h l_{L} \geq D \\ 0.92 PR (\frac{4 l_{T} l_{L} / π - D^{2}}{l_{L} l_{D}}) Hg (Ре), & S t a g g e r e d w i t h l_{L} < D \end{matrix}$

D является Tube outer diameter.
l L - Longitudinal tube pitch (along flow direction), расстояние между центрами труб вдоль направления потока. Направление потока относится к потоку сырого воздуха.
l T является Transverse tube pitch (perpendicular to flow direction), показанным на рисунке ниже. Поперечный тангаж является расстоянием между центрами двухфазной гидравлической трубки в одном ряду.
l D - диагональный интервал между трубами, вычисленный как $l_{D} = \sqrt{{(\frac{l_{T}}{2})}^{2} + l_{L}^{2}} .$

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

Продольное и поперечное расстояния тангажа одинаковы для обоих типов расположения решетки.

Поперечное сечение двухфазной гидравлической трубы с измерениями тангажа

Эмпирическое число Нуссельта

Когда для Heat transfer coefficient model задано значение Colburn equation или когда Flow geometry установлено на Genericчисло Нуссельта вычисляется эмпирическим уравнением Колберна:

$Nu = a {Ре}^{b} {PR}^{c},$

где a, b и c являются значениями, заданными в параметре Coefficients [a, b, c] for a*Re^b*Pr^c.

Падение давления для потока внутри труб

Когда значение Flow geometry сырого воздуха установлено равным Flow inside one or more tubesПотеря давления вычисляется таким же образом, как и для двухфазных потоков, с соответствующим коэффициентом трения Дарси, плотностью, массовыми расходами жидкости и трубопроводом длинами стороны сырого воздуха. Для получения дополнительной информации см. раздел «Падение давления».

Падение давления для потока через банки труб

Когда значение Flow geometry сырого воздуха установлено равным Flow perpendicular to bank of circular tubesЧисло Хагена используется для вычисления падения давления из-за вязкого трения. Перепад давления между портом A2 и внутренним узлом I2:

$p_{A2} - p_{I2} = \frac{1}{2} \frac{μ^{2} N_{R}}{ρ D^{2}} Hg (Ре),$

где:

μ _MA является динамической вязкостью жидкости.
N R является Number of tube rows along flow direction. Это количество двухфазной гидравлической трубки, строк вдоль направления потока сырого воздуха.

Перепад давления между портом B2 и внутренним узлом I2:

$p_{B2} - p_{I2} = \frac{1}{2} \frac{μ^{2} N_{R}}{ρ D^{2}} Hg (Ре) .$

Эмпирический состав для снижения давления

Когда для Pressure loss model задано значение Euler number per tube row или когда Flow geometry установлено на Generic, потеря давления из-за вязкого трения вычисляется коэффициентом падения давления, в терминах числа Эйлера, Eu:

$Eu = \frac{ξ}{N_{R}},$

где ξ - эмпирический коэффициент падения давления.

Перепад давления между портом A2 и внутренним узлом I2:

$p_{A2} - p_{I2} = \frac{1}{2} N_{R} E u \frac{{\dot{m}}_{A2} | {\dot{m}}_{A2} |}{2 ρ A_{CS}^{2}} .$

Перепад давления между портом B2 и внутренним узлом I2:

$p_{B2} - p_{I2} = \frac{1}{2} N_{R} E u \frac{{\dot{m}}_{B2} | {\dot{m}}_{B2} |}{2 ρ A_{CS}^{2}} .$

Уравнения сохранения

Двухфазная Жидкость

Общая скорость накопления массы в двухфазной жидкости определяется как:

$\frac{d M_{2P}}{d t} = {\dot{m}}_{A1} + {\dot{m}}_{B1},$

где:

_M2P - общая масса двухфазной жидкости.
$\dot{m}$ _A1 - массовый расход жидкости в порту A1.
$\dot{m}$ _B1 - массовый расход жидкости в порту B1.

Поток положителен, когда течет в блок через порт.

Уравнение сохранения энергии связывает изменение удельной внутренней энергии с теплопередачей жидкостью:

$M_{2 P} \frac{d u_{2 P}}{d t} + u_{2 P} ({\dot{m}}_{A 1} + {\dot{m}}_{B 1}) = ϕ_{A1} + ϕ_{B1} - Q,$

где:

u _2P является двухфазной жидкостной удельной внутренней энергией.
φ _A1 является энергетической скоростью потока жидкости в порту A1.
φ _B1 является энергетической скоростью потока жидкости в порту B1.
Q - скорость теплопередачи, которая положительна при выходе из двухфазного объема жидкости.

Сырой Воздух

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

Примечание

Если для Trace gas model задано значение None в Moist Air Properties (MA) блоке следовой газ не моделируется блоками во влажной воздушной сети. В блоке Condenser Evaporator (2P-MA) это означает, что уравнение сохранения для следового газа установлено на 0.

Скорость накопления массы сырой воздушной смеси учитывает изменения всего потока сырой воздушной массы через порты теплообменника и массового расхода жидкости конденсации:

$\frac{d M_{MA}}{d t} = {\dot{m}}_{A2} + {\dot{m}}_{B2} - {\dot{m}}_{Cond} .$

Уравнение сохранения массы для водяного пара учитывает транзит водяного пара через сторону сырого воздуха и образование конденсации:

$\frac{d x_{w}}{d t} M_{MA} + x_{w} ({\dot{m}}_{A2} + {\dot{m}}_{B2} - {\dot{m}}_{Cond}) = {\dot{m}}_{w,A2} + {\dot{m}}_{w,B2} - {\dot{m}}_{Cond},$

где:

x w - массовая доля пара . $\frac{d x_{w}}{d t}$ - скорость изменения этой дроби.
${\dot{m}}_{w,A2}$ - водяной пар, массовый расход жидкости в порту A2.
${\dot{m}}_{w,B2}$ - водяной пар, массовый расход жидкости в порту B2.
${\dot{m}}_{C o n d}$ - скорость конденсации.

Баланс массы следового газа:

$\frac{d x_{g}}{d t} M_{MA} + x_{g} ({\dot{m}}_{A2} + {\dot{m}}_{B2} - {\dot{m}}_{Cond}) = {\dot{m}}_{g,A2} + {\dot{m}}_{g,B2},$

где:

x g - массовая доля следового газа . $\frac{d x_{g}}{d t}$ - скорость изменения этой дроби.
${\dot{m}}_{g,A2}$ - трассировочный газ, массовый расход жидкости в порту A2.
${\dot{m}}_{g,B2}$ - трассировочный газ, массовый расход жидкости в порту B2.

Экономия энергии на стороне сырого воздуха учитывает изменение удельной внутренней энергии из-за теплопередачи и конденсации водяного пара из массы сырого воздуха:

$M_{M A} \frac{d u_{M A}}{d t} + u_{M A} ({\dot{m}}_{A 2} + {\dot{m}}_{B 2} - {\dot{m}}_{C o n d}) = ϕ_{A2} + ϕ_{B2} + Q - ϕ_{Cond},$

где:

ϕ _A2 является энергетической скоростью потока жидкости в порту A2.
ϕ _B2 является энергетической скоростью потока жидкости в порту B2.
ϕ _{_Cond} - это расход энергии из-за конденсации.

Тепло, переданное к или от сырого воздуха, Q, равно теплу, переданному от или к двухфазной жидкости.

Порты

Сохранение

расширить все

`A1` - Двухфазный порт жидкости
двухфазная жидкость

Входное или выходное отверстие, сопоставленное с двухфазной жидкостью.

`B1` - Двухфазный порт жидкости
двухфазная жидкость

Входное или выходное отверстие, сопоставленное с двухфазной жидкостью.

`A2` - Порт сырого воздуха
сырой воздух

Входное или выходное отверстие сопоставлено с сырым воздухом.

`B2` - Порт сырого воздуха
сырой воздух

Входное или выходное отверстие сопоставлено с сырым воздухом.

Выход

расширить все

`Z` - дроби длины двухфазной зоны жидкости
физический сигнал

Трехэлементный вектор дробей длины зоны в двухфазном канале жидкости, возвращаемый как физический сигнал. Вектор принимает форму [L, M, V], где L - подохлаждаемая жидкость, M - смесь пар жидкости и V - перегретый пар.

`W` - Скорость конденсации сырого воздуха
физический сигнал

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

Параметры

расширить все

Строение

`Flow arrangement` - Выравнивание пути потока
`Cross flow` (по умолчанию) | `Parallel flow` | `Counter flow`

Выравнивание пути потока между сторонами теплообменника. Доступные схемы потока:

Parallel flow. Потоки идут в том же направлении.
Counter flow. Потоки идут параллельно друг другу, в противоположных направлениях.
Cross flow. Потоки идут перпендикулярно друг другу.

`Cross flow arrangement` - Условия теплового смешения
`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 жидкость свободно перемещается в поперечном направлении, когда она перемещается вдоль пути потока. Несмешанный поток означает, что жидкость ограничена перемещением только вдоль пути потока. Для примера сторона с плавниками рассматривается как незакрытый поток.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow arrangement равным Cross flow.

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

Термостойкость стенки, разделяющая 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 порте A1
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь потока в двухфазном порте жидкости A1.

`Cross-sectional area at port B1` - Площадь потока в порте B1
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь потока в двухфазном порте жидкости B1.

`Cross-sectional area at port A2` - Площадь потока в порте A2
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь потока в порте A2 со стороны сырого воздуха.

`Cross-sectional area at port B2` - Площадь, нормальная к потоку в порте B2
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь потока в порте B2 со стороны сырого воздуха.

Двухфазная Жидкость 1

`Number of tubes` - Количество двухфазных гидравлических труб
`25` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество двухфазных жидкостных трубок.

`Total length of each tube` - Общая длина каждой двухфазной гидравлической трубы
`1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Общая длина каждой двухфазной гидравлической трубы.

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

Форма поперечного сечения трубы. Использование Generic для задания произвольной геометрии поперечного сечения.

Этот параметр задает сечение одной трубы.

`Tube inner diameter` - Внутренний диаметр одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутренний диаметр поперечного сечения одной трубы. Поперечное сечение и диаметр равномерны вдоль трубы. Размер диаметра влияет на расчеты падения давления и теплопередачи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Tube cross-section равным Circular.

`Tube width` - Внутренняя ширина одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутренняя ширина поперечного сечения одной трубы. Поперечное сечение и ширина равномерны вдоль трубы. Ширина и высота влияют на расчеты падения давления и теплопередачи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Tube cross-section равным Rectangular.

`Tube height` - Внутренняя высота одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Tube cross-section равным Rectangular.

`Annulus inner diameter (heat transfer surface)` - Меньший диаметр кольцевого сечения
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Tube cross-section равным Annular.

`Annulus outer diameter` - Больший диаметр кольцевого сечения
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Tube cross-section равным Annular.

`Cross-sectional area per tube` - Внутренняя область, нормальная к течению в одной трубе
`0.002 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутренние площади потока каждой трубки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Tube cross-section равным Generic.

`Wetted perimeter of tube cross-section for pressure loss` - Периметр поперечного сечения трубы, который касается жидкости
`0.15 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Периметр поперечного сечения трубы, к которому прикасается жидкость. Поперечное сечение и периметр равномерны по трубе. Это значение применяется в расчетах падения давления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Tube cross-section равным Generic.

`Perimeter of tube cross-section for heat transfer` - Периметр одной трубы для вычисления теплопередачи
`0.15 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Периметр трубы для вычисления теплопередачи. Это часто так же, как и периметр 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 равномерны по трубе.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Tube cross-section равным Generic.

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

Метод расчета падения давления от вязкого трения. Настройки:

Pressure loss coefficient. Используйте эту настройку, чтобы вычислить падение давления на основе эмпирического коэффициента потерь.
Correlation for flow inside tubes. Используйте эту настройку, чтобы вычислить падение давления на основе корреляции потока трубопровода.

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

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

Коэффициент потерь может быть вычислен из номинального рабочего условия или может быть настроен в соответствии с экспериментальными данными. Коэффициент потерь определяется как:

$ξ = \frac{Δ p}{\frac{1}{2} ρ v^{2}},$

где Δp - перепад давления, ρ - двухфазная плотность жидкости, а v - скорость потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss model равным Pressure loss coefficient.

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Комбинированная длина всех локальных сопротивлений в трубах
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Комбинированная длина всех локальных сопротивлений в трубах. Этот параметр описывает длину трубопровода, которая приводит к тому же падению давления, что и сумма всех незначительных потерь в трубе из-за поворотов, тройников или объединений. Более длинная эквивалентная длина приводит к большему падению давления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss model равным Correlation for flow inside tubes.

`Internal surface absolute roughness` - Средний размер шероховатости поверхности
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Средняя высота дефектов поверхности трубы. Более грубая стенка приводит к большему падению давления в турбулентном режиме для падения давления, рассчитанному корреляцией Haaland.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

Pressure loss model
Heat transfer model

на Correlation for flow inside tubes.

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Наибольшее число Рейнольдса, которое указывает на ламинарное течение
`2000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Самое большое число Рейнольдса, которое указывает на ламинарное течение. Между этим значением и Turbulent flow lower Reynolds number режима течения является переходным.

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - наименьшее число Рейнольдса, которое указывает на турбулентный поток
`4000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Наименьшее число Рейнольдса, которое указывает на турбулентный поток. Между этим значением и Laminar flow upper Reynolds number limit режима течения является переходным.

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Коэффициент падения давления из-за вязкого трения в ламинарных течениях
`64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент в уравнениях падения давления для вязкого трения в ламинарных течениях. Этот параметр может также быть известен как масштабный фактор. Значение по умолчанию соответствует круговому сечению трубы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Tube cross section равным Generic и Pressure loss model к Correlation for flow inside tubes.

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

Метод вычисления коэффициента теплопередачи между жидкостью и стенкой. Доступны следующие настройки:

Colburn equation. Используйте эту настройку, чтобы вычислить коэффициент теплопередачи с пользовательскими переменными a, b и c. В жидкой и паровой зонах коэффициент теплопередачи основан на уравнении Колберна. В зоне смеси пар-жидкость коэффициент теплопередачи основан на уравнении Каваллини-Цекчина.
Correlation for flow inside tubes. Используйте эту настройку, чтобы вычислить коэффициент теплопередачи для потоков трубопроводов. В жидкой и паровой зонах коэффициент теплопередачи вычисляется корреляцией Гнилинского. В зоне смеси пар-жидкость коэффициент теплопередачи вычисляется уравнением Каваллини-Цекчина.

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

Трехэлементный вектор, содержащий эмпирические коэффициенты уравнения Колберна. Каждая зона жидкости имеет различное число Нуссельта, которое вычисляется уравнением Колбёрна на зону. Общая форма уравнения Колберна:

$Nu = a {Ре}^{b} {PR}^{c} .$

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer coefficient model равным Colburn equation.

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

Трехэлементный вектор, содержащий эмпирические коэффициенты уравнения Каваллини-Цекчина. Каждая зона жидкости имеет различное число Нуссельта, которое вычисляется в зоне смеси уравнением Каваллини-Цекчина:

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer coefficient model равным Colburn equation.

`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

$Nu = a {Ре}^{b} {PR}^{c} .$

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer coefficient model равным Colburn equation.

`Laminar flow Nusselt number` - Отношение конвективного к проводящему теплопередаче в ламинарном режиме течения жидкости
`3.66` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение конвективного к проводящему теплопередаче в ламинарном режиме течения жидкости. Число Нуссельта жидкости влияет на скорость теплопередачи и зависит от поперечного сечения трубы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer coefficient model равным Correlation for flow inside tubes.

`Fouling factor` - Дополнительное тепловое сопротивление из-за загрязнения отложений
`0.1 m^2*K/kW` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Дополнительное тепловое сопротивление из-за загрязнения слоев на поверхностях стенки. В реальных системах загрязняющие отложения со временем растут. Однако рост является достаточно медленным, чтобы быть принятым постоянным во время симуляции.

`Total fin surface area` - Общая площадь поверхности теплопередачи пластин
`0 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Общая площадь поверхности теплопередачи обеих сторон всех ребер. Для примера, если плавник прямоугольный, площадь поверхности вдвое больше площади прямоугольника.

Общая площадь поверхности теплопередачи является суммой площади поверхности канала и эффективной площадью поверхности плавника, которая является продуктом Fin efficiency и Total fin surface area.

`Fin efficiency` - Отношение фактических оборотов плавника к идеальным скоростям теплопередачи
`0.5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Отношение фактической теплопередачи к идеальной теплопередаче через ребра.

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

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

`Initial two-phase fluid pressure` - Давление жидкости в начале симуляции
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Давление жидкости в начале симуляции.

`Initial two-phase fluid temperature` - Температура в начале симуляции
`293.15 K` (по умолчанию) | положительная скалярная величина | двухэлементный вектор

Температура в двухфазном канале жидкости в начале симуляции. Этот параметр может быть скаляром или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднюю начальную температуру в канале. Значение вектора представляет начальную температуру на входе и выходе в виде [inlet, outlet]. Блок вычисляет линейный градиент между этими двумя портами. Входное и выходное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Initial fluid energy specification равным Temperature.

`Initial two-phase fluid vapor quality` - Массовая доля пара в начале симуляции
`0.5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1] | двухэлементный вектор

Массовая доля пара в двухфазном канале жидкости в начале симуляции. Этот параметр может быть скаляром или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднее начальное качество пара в канале. Значение вектора представляет начальное качество пара на входном и выходном отверстиях в виде [inlet, outlet]]. Блок вычисляет линейный градиент между этими двумя портами. Входное и выходное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Initial fluid energy specification равным Vapor quality.

`Initial two-phase fluid vapor void fraction` - Объемная доля пара в начале симуляции
`0.5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1] | двухэлементный вектор

Объемная доля пара в двухфазном канале жидкости в начале симуляции. Этот параметр может быть скаляром или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднюю начальную пустую дробь в канале. Значение вектора представляет начальную пустую фракцию во входном и выходном отверстиях в виде [inlet, outlet]. Блок вычисляет линейный градиент между этими двумя портами. Входное и выходное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Initial fluid energy specification равным Vapor void fraction.

`Initial two-phase fluid specific enthalpy` - Энтальпия на единицу массы в начале симуляции
`1500 kJ/kg` (по умолчанию) | положительная скалярная величина | двухэлементный вектор

Энтальпия на единицу массы в двухфазном канале жидкости в начале симуляции. Этот параметр может быть скаляром или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднюю начальную специфическую энтальпию в канале. Значение вектора представляет начальную специфическую энтальпию на входном и выходном отверстиях в форме [inlet, outlet]. Блок вычисляет линейный градиент между этими двумя портами. Входное и выходное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Initial fluid energy specification равным Specific enthalpy.

`Initial two-phase fluid specific internal energy` - Внутренняя энергия на единицу массы в начале симуляции
`1500 kJ/kg` (по умолчанию) | положительная скалярная величина | двухэлементный вектор

Внутренняя энергия на единицу массы в двухфазном канале жидкости в начале симуляции. Этот параметр может быть скаляром или двухэлементным вектором. Скалярное значение представляет среднюю начальную удельную внутреннюю энергию в канале. Значение вектора представляет начальную удельную внутреннюю энергию на входе и выходе в виде [inlet, outlet]. Блок вычисляет линейный градиент между этими двумя портами. Входное и выходное отверстия идентифицируются в соответствии с начальным направлением потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Initial fluid energy specification равным Specific internal energy.

Сырой Воздух 2

`Flow geometry` - строение потока сырого воздуха
`Flow perpendicular to bank of circular tubes` (по умолчанию) | `Flow inside one or more tubes` | `Generic`

Путь потока сырого воздуха. Поток может проходить наружу по набору труб или внутренним к трубке или набору труб. Можно также задать типовую параметризацию на основе эмпирических значений.

`Number of tubes` - Количество трубок сырого воздуха
`25` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество трубок сырого воздуха. Больше труб приводит к более высоким потерям давления из-за вязкого трения, но больше площади поверхности для теплопередачи.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes.

`Total length of each tube` - Общая длина каждой трубки сырого воздуха
`1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Общая длина каждой трубки сырого воздуха.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes.

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

Форма поперечного сечения одной трубы. Установите значение Generic для задания произвольной геометрии поперечного сечения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes.

`Tube inner diameter` - Внутренний диаметр одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes и Tube cross-section к Circular.

`Tube width` - Внутренняя ширина одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes и Tube cross-section к Rectangular.

`Tube height` - Внутренняя высота одной трубы
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте Flow geometry параметризацию Flow inside one or more tubes и Tube cross-section к Rectangular.

`Annulus inner diameter (heat transfer surface)` - Меньший диаметр кольцевого сечения
`0.05 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте Flow geometry параметризацию Flow inside one or more tubes и Tube cross-section к Annular.

`Annulus outer diameter` - Больший диаметр кольцевого сечения
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes и Tube cross-section к Annular.

`Cross-sectional area per tube` - Площадь внутреннего потока в каждой трубе
`0.002 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутренние площади потока каждой трубки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes и Tube cross-section к Generic.

`Wetted perimeter of tube cross-section for pressure loss` - Периметр поперечного сечения трубы, который касается жидкости
`0.15 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes и Tube cross-section к Generic.

`Perimeter of tube cross-section for heat transfer` - Периметр одной трубы для вычисления теплопередачи
`0.15 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes и Tube cross-section к Generic.

`Pressure loss model` - Метод расчета падения 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`

Метод расчета падения давления от вязкого трения. Различные модели доступны для различных строений потока. Настройки:

Correlation for flow inside tubes. Используйте эту настройку, чтобы вычислить падение давления с корреляцией Haaland.
Pressure loss coefficient. Используйте эту настройку, чтобы вычислить падение давления на основе эмпирического коэффициента потерь.
Euler number per tube row. Используйте эту настройку, чтобы вычислить падение давления на основе эмпирического числа Эйлера.
Correlation for flow over tube bank. Используйте эту настройку, чтобы вычислить падение давления на основе числа Хагена.

Доступные модели падения давления зависят от настройки Flow geometry.

Зависимости

Когда Flow geometry установлено на Flow inside one or more tubes, Pressure loss model можно установить на:

Pressure loss coefficient.
Correlation for flow inside tubes.

Когда Flow geometry установлено на Flow perpendicular to bank of circular tubes, Pressure loss model можно установить на:

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

Когда Flow geometry установлено на Genericпараметр Pressure loss model отключен. Падение давления вычисляется эмпирически с параметром Pressure loss coefficient, delta_p/(0.5*rho*v^2).

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

Коэффициент потерь может быть вычислен из номинального рабочего условия или может быть настроен в соответствии с экспериментальными данными. Коэффициент падения давления определяется как:

$ξ = \frac{Δ p}{\frac{1}{2} ρ v^{2}},$

где Δp - перепад давления, ρ - двухфазная плотность жидкости, а v - скорость потока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

Flow geometry с Generic.
Pressure loss model с Pressure loss coefficient.

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Комбинированная длина всех локальных сопротивлений в трубах
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Комбинированная длина всех локальных сопротивлений в трубах. Это длина трубы, которая приводит к тому же падению давления, что и сумма всех незначительных потерь в трубе из-за таких вещей, как повороты, тройники или объединения. Более длинная эквивалентная длина приводит к большему падению давления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss model равным Correlations for flow inside tubes.

`Internal surface absolute roughness` - Средний размер шероховатости поверхности
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите либо:

Pressure loss model
Heat transfer coefficient model

на Correlation for flow inside tubes.

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Наибольшее число Рейнольдса, которое указывает на ламинарное течение
`2000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Самое большое число Рейнольдса, которое указывает на ламинарное течение. Между этим значением и нижним пределом числа Рейнольдса турбулентного потока, режим течения является переходным.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes и Pressure loss model к Correlation for flow inside tubes.

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - наименьшее число Рейнольдса, которое указывает на турбулентный поток
`4000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Наименьшее число Рейнольдса, которое указывает на турбулентный поток. Между этим значением и верхним пределом числа Рейнольдса Ламинарного течения, режим течения является переходным между ламинарным и турбулентным режимами.

Зависимости

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Коэффициент падения давления из-за вязкого трения в ламинарных течениях
`64` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент в уравнениях падения давления для вязкого трения в ламинарных течениях. Этот параметр также известен как масштабный фактор. Значение по умолчанию соответствует круговому сечению трубы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Correlation for flow inside tubes, Tube cross section к Generic, и Pressure loss model к Correlation for flow inside tubes.

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

Метод вычисления коэффициента теплопередачи между жидкостью и стенкой. Доступны следующие настройки:

Colburn equation. Используйте эту настройку, чтобы вычислить коэффициент теплопередачи с пользовательскими переменными a, b и c уравнения Колберна.
Correlation for flow over tube bank. Используйте эту настройку, чтобы вычислить коэффициент теплопередачи на основе корреляции пучка труб с помощью числа Хагена.
Correlation for flow inside tubes. Используйте эту настройку, чтобы вычислить коэффициент теплопередачи для потоков трубопроводов с корреляцией Гнилинского.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry либо на:

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

`Coefficients [a, b, c] for aRe^bPr^c` - Коэффициенты уравнения Колбёрна
`[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:

$Nu = a {Ре}^{b} {PR}^{c} .$

Когда для Heat transfer coefficient model задано значение Colburn equation, а для Flow geometry задано значение Flow inside one or more tubes, или Flow geometry установлено значение Generic, уравнение Колбёрна по умолчанию является:

$Nu = 0.023 {Ре}^{0.8} {PR}^{1 / 3} .$

Когда для Heat transfer coefficient model задано значение Colburn equation, а для Flow geometry задано значение Flow perpendicular to bank of circular tubes, уравнение Колбёрна по умолчанию является:

$Nu = 0.27 {Ре}^{0.63} {PR}^{0.36} .$

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите:

Flow geometry с любыми из них:
- Flow inside one or more tubes
- Flow perpendicular to bank of circular tubes
и Heat transfer coefficient model к Colburn equation.
Flow geometry с Generic.

`Laminar flow Nusselt number` - Отношение конвективного к проводящему теплопередаче в ламинарном режиме течения жидкости
`3.66` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Flow geometry равным Flow inside one or more tubes, Tube cross-section к Generic, и Heat transfer parameterization к Correlation for flow inside tubes.

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

Выравнивание труб в пучке труб. Строки находятся в линии с соседями или в шахматном порядке.

Inline: Все строки труб расположены непосредственно позади друг друга.
Staggered: Трубы одного ряда труб расположены в зазоре между трубами предыдущей строки труб.

Выравнивание трубы влияет на число Нуссельта и скорость теплопередачи.