Heat Exchanger Interface (G)

Газовая сторона теплообменника

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Интерфейсы Гидравлической сети/Теплообменники/Основные компоненты

Описание

Блок Heat Exchanger Interface (G) моделирует теплопередачу газообразным потоком в теплообменнике. Используйте второй блок теплообменника, чтобы смоделировать пару жидкостей. Интерфейсы могут быть в различных жидких областях, таких как один в жидкости и один в газе. Используйте блок E-NTU Heat Transfer, чтобы связать интерфейсы и захватить теплообмен между жидкостями.

Баланс массы

Конструкция блока с фиксированным объемом позволяет вам захватывать изменения массовых расходов жидкости жидкости из-за сжимаемости. Общая скорость накопления массы равна сумме массовых расходов жидкости через порты:

$\dot{M} = {\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B},$

где $\dot{M}$ - скорость накопления массы и $\dot{m}$ - массовый расход жидкости. Нижние индексы обозначают порты A и B. Массовый расход жидкости положителен, когда он направлен в газовый канал. Изменения плотности отражаются в скорости накопления массы:

$\dot{M} = [{(\frac{\partial ρ}{\partial p})}_{u} \frac{d p}{d t} + {(\frac{\partial ρ}{\partial u})}_{p} \frac{d u}{d t}] V,$

где:

ρ - плотность.
p - давление.
u является специфической внутренней энергией.
V - объем.

Баланс импульса

Импульс балансировки между входным и выходным портами теплообменника определяет направление потока и скорость внутри теплообменника. Изменения импульса вызваны в основном потерями на трение от поворотов трубопровода, которые переходят к изменениям давления. Локальные сопротивления, такие как повороты, колена и тройники, могут привести к разделению потока, что приводит к незначительным дополнительным падениям давления. Для устойчивых потоков массовый расход жидкости остается постоянным.

Баланс импульса применяется к каждому сегменту объема газа (трубопровода). Этот рисунок показывает блок труб, разделенный на два объема и три узла. Узлы соответствуют портам A, B и объему жидкости I. Состояния жидкости, такие как давление и температура, и свойства жидкости, такие как плотность и вязкость, заданы в этих узлах.

Обратите внимание, что инерция потока незначительна, и поток рассматривается как квазистационарное состояние. Перемещение переходных процессов к массовым расходам жидкости может быть смещено: из-за связи между плотностью, давлением и температурой распространение изменений по всей системе не мгновенно. Другие источники и стоки импульса, такие как различия в головке между портами или радиальные деформации стенки канала, не рассматриваются. Баланс импульса для половины объема в порту A:

$p_{A} - p_{Я} = Δ p_{f,A},$

где p - давление в узле, указанном в индексе. Δp _f, A является общим падением давления между узлом порта и внутренним узлом из-за трения. Общее падение давления включает как основные, так и незначительные потери. Для половины объема в порту B, баланс импульса:

$p_{B} - p_{Я} = Δ p_{f,B} .$

Трение

Скачки давления от трения изменяются с квадратом массового расхода жидкости для турбулентных потоков и с величиной массового расхода жидкости для ламинарных течений. Этот скачок давления характеризуется трехмерными параметрами: коэффициент трения Дарси, коэффициент падения давления и число Эйлера. Эти числа вычисляются из эмпирических корреляций или оцениваются из интерполяционных таблиц, в зависимости от параметра Pressure loss parameterization.

Классификация «ламинарного» или «турбулентного» потока основана на числе Рейнольдса. Когда число Рейнольдса выше параметра Turbulent flow lower Reynolds number limit, поток полностью турбулентен. Ниже параметра Laminar flow upper Reynolds number limit поток полностью ламинарен. Числа Рейнольдса, промежуточные этим значениям, указывают на переходный поток. Переходные потоки показывают характеристики как ламинарного, так и турбулентного потоков. На Simscape™ Fluids™ языке между этими ограничивающими значениями применяется численное смешение.

Correlations for tubes

Для труб используется коэффициент трения Дарси, f D. В половине объема в порту A баланс импульса :

$p_{A} - p_{I} = \frac{f_{D,A} {\dot{m}}_{A} | {\dot{m}}_{A} |}{2 ρ_{A} D_{H} A_{Min}^{2}} (\frac{L + L_{Add}}{2}),$

где L - длина трубки, а L _Add - добавленная длина трубки, которая воспроизводит незначительные вязкие потери, если используется вместо колен, тройников, объединений или других локальных сопротивлений. A - площадь поперечного сечения трубы; в случае неоднородной площади поперечного сечения следует использовать _{A мин}. D H является гидравлическим диаметром трубы или диаметром круга, равным по площади сечению трубы :

$D_{H} = \sqrt{\frac{4 A_{Min}}{π}} .$

Если трубка имеет круглое сечение, гидравлический диаметр и диаметр трубки совпадают.

Для половины объема в порту B, баланс импульса:

$p_{B} - p_{Я} = \frac{f_{D,B} {\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} |}{2 ρ_{B} D_{H} A_{Min}^{2}} (\frac{L + L_{Add}}{2}) .$

Для турбулентных потоков коэффициент трения Дарси вычисляется корреляцией Haaland. Число Рейнольдса устанавливается в ограничивающем порте:

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

где ε R - шероховатость стенки, принятая за характерную высоту. Этот параметр задан в параметре Internal surface absolute roughness.

Для ламинарных течений коэффициент трения зависит от формы трубы и вычисляется с масштабный фактор трубы:

$f_{D} = \frac{λ}{Ре},$

где λ - масштабный фактор. Число Рейнольдса вычисляется в ограничивающем порте как:

$Re = \frac{D_{H} \dot{m}}{μ A_{Min}} .$

Подставляя Re в уравнение падения давления в порту A, баланс импульса переформулируется как:

$p_{A} - p_{Я} = \frac{λ_{A} μ_{A} {\dot{m}}_{A}}{2 ρ_{A} D_{H}^{2} A_{Min}} (\frac{L + L_{Add}}{2}),$

Точно так же для половины объема в порту B, баланс импульса:

$p_{B} - p_{Я} = \frac{λ_{B} μ_{B} {\dot{m}}_{B}}{2 ρ_{B} D_{H}^{2} A_{Min}} (\frac{L + L_{Add}}{2}) .$

Использование коэффициента постоянных потерь

Для каналов, отличных от труб, используйте коэффициент падения давления, ξ. Для турбулентных потоков в половине объема в порту A, баланс импульса:

$p_{A} - p_{Я} = \frac{1}{2} ξ \frac{{\dot{m}}_{A} | {\dot{m}}_{A} |}{2 ρ_{A} A_{Min}^{2}},$

Для турбулентных потоков в половине объема в порту B, баланс импульса:

$p_{B} - p_{Я} = \frac{1}{2} ξ \frac{{\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} |}{2 ρ_{B} A_{Min}^{2}},$

Для ламинарных течений в половине объема в порту A, баланс импульса:

$p_{A} - p_{Я} = \frac{1}{2} ξ {Re}_{L} \frac{{\dot{m}}_{A} μ_{A}}{2 D_{H} ρ_{A} A_{Min}},$

где _ReL является Laminar flow upper Reynolds number limit параметров блоков. Для ламинарных течений в половине объема в порту B, баланс импульса:

$p_{B} - p_{Я} = \frac{1}{2} ξ {Re}_{L} \frac{{\dot{m}}_{B} μ_{B}}{2 D_{H} ρ_{B} A_{Min}}$

Использование Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number

Можно использовать табличные данные для определения коэффициента трения Дарси на основе числа Рейнольдса для потоков труб. Для половины объема в порту A, баланс импульса:

$p_{A} - p_{Я} = \frac{f_{D,A} {\dot{m}}_{A} | {\dot{m}}_{A} |}{2 ρ_{A} D_{H} A_{Min}^{2}} (\frac{L + L_{Add}}{2}) .$

Для половины объема в порту B, баланс импульса:

$p_{B} - p_{Я} = \frac{f_{D,B} {\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} |}{2 ρ_{B} D_{H} A_{Min}^{2}} (\frac{L + L_{Add}}{2}) .$

Для турбулентного режима коэффициент трения определяется из табличной функции числа Рейнольдса:

$f_{D} = f_{D} (Ре) .$

Точки прерывания табличной функции получают из вектора параметров блоков. Параметр Reynolds number vector for Darcy friction factor задает независимую переменную, а параметр Darcy friction factor vector задает зависимую переменную. Между точками останова применяется линейная интерполяция. За пределами табличных данных области значений ближайшая точка останова определяет коэффициент трения.

В ламинарном режиме коэффициент трения вычисляется из масштабного фактора,

$f_{D} = \frac{λ}{Ре} .$

Использование Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number

Можно использовать табличные данные для определения числа Эйлера на основе числа Рейнольдса. Это вычисление зависит от режима течения, и число Эйлера сформулировано как табличная функция числа Рейнольдса:

$Eu = Eu (Ре) .$

Точки останова в Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number заданы векторами числа Рейнольдса и числа Эйлера. Параметр Reynolds number vector for Euler number задает независимые переменные, числа Рейнольдса, а параметр Euler number vector задает зависимую переменную, число Эйлера, для каждого числа Рейнольдса. Линейная интерполяция используется для определения значений между точками останова. Вне табличных данных области значений используется значение в ближайшей точке останова.

Для турбулентных потоков баланс импульса для половины объема в порте A равен:

$p_{A} - p_{Я} = {Eu}_{A} \frac{{\dot{m}}_{A} | {\dot{m}}_{A} |}{ρ_{A} A_{Min}^{2}},$

где Eu - число Эйлера в порту A. Для турбулентных потоков баланс импульса для половины объема в порте B равен:

$p_{B} - p_{Я} = {Eu}_{A} \frac{{\dot{m}}_{B} | {\dot{m}}_{B} |}{ρ_{B} A_{Min}^{2}} .$

Для ламинарного течения в половине объема в порту A, баланс импульса:

$p_{A} - p_{Я} = {Eu}_{L} {Re}_{L} \frac{{\dot{m}}_{A} μ_{A}}{4 D_{H} ρ_{A} A_{Min}},$

где _ReL является параметром Laminar flow upper Reynolds number limit, а EuL - числом Эйлера, оцененным из табличных данных при этом числе Рейнольдса. Для ламинарного течения в половине объема в порту B, баланс импульса:

$p_{B} - p_{Я} = {Eu}_{L} {Re}_{L} \frac{{\dot{m}}_{B} μ_{B}}{4 D_{H} ρ_{B} A_{Min}},$

Энергетический баланс

Энергетический баланс внутри объема газа является суммой его скоростей потока жидкости через контуры канала и связанной с этим теплопередачей. Энергия может быть передана путем консультирования в портах и путем конвекции в стенке. Хотя проводимость способствует энергетическому балансу в портах, она часто незначительна по сравнению с advection. Однако проводимость не незначительна в почти стационарных жидкостях, таких как, когда жидкости застойны или изменяют направление. Уравнение энергетического баланса:

${\dot{E}}_{2P} = ϕ_{A} + ϕ_{B} + Q,$

где:

$\frac{\partial U}{\partial p}$ - частная производная внутренней энергии объема газа от давления при постоянной температуре и объеме.
p I - давление объема газа .
$\frac{\partial U}{\partial T}$ - частная производная внутренней энергии объема газа от температуры при постоянном давлении и объеме.
T I - температура объема газа .
Φ A и _Φ B являются скоростями потока энергии в портах A и B, соответственно.
Q - скорость теплопередачи.

Приключение и проводимость учитываются в Φ, а конвекция - в Q. Скорость теплопередачи положительная при направлении в объем газа.

Скорость теплопередачи

Теплопередача между двумя жидкостями теплообменника происходит несколькими способами: посредством конвекции на границах раздела жидкости, проводимости через слои заросшего загрязнения и проводимости через толщину стенки.

Теплопередача проходит за пределы газового канала и, следовательно, требует других блоков для моделирования всей системы теплообменника. Второй блок интерфейса теплообменника моделирует второй канал потока, в то время как блок E-NTU Heat Transfer моделирует тепловой поток через стенку. Параметры теплопередачи, которые специфичны для газового канала, но требуются блоком E-NTU Heat Transfer, доступны через порты физического сигнала:

Порт C выводит скорость теплоемкости, которая является мерой способности газа поглощать тепло и необходима для вычисления количества модулей (NTU). Скорость теплоемкости вычисляется как:

$C_{R} = c_{p} \dot{m},$
где C R - скорость теплоемкости, а _c p - удельная теплота.
Порт HC выводит коэффициент теплопередачи, U.
Если коэффициент теплопередачи рассматривается как константа, его значение равномерно по каналу потока. Если коэффициент теплопередачи переменен, он вычисляется для каждого порта из выражения:

$U = \frac{Nu k}{D_{H,Q}},$
где Nu - число Нуссельта, k - теплопроводность, а D _H, Q - гидравлический диаметр для теплопередачи. Гидравлический диаметр _D H, Q вычисляется как:

$D_{H,Q} = \frac{4 A_{Min} L_{Q}}{S_{Q}},$
где S Q является параметром Heat transfer surface area, а _L Q является параметром Length of flow path for heat transfer.
Нижняя граница среднего коэффициента теплопередачи является параметром Minimum gas-wall heat transfer coefficient.

Число Нуссельта

Число Нуссельта определяется эмпирическими корреляциями с числами Рейнольдса и Прандтля. Используйте параметр Heat transfer parametrization, чтобы выбрать наиболее подходящую формулировку для вашей симуляции.

Простейшая параметризация, Constant heat transfer coefficient, получает коэффициент теплопередачи непосредственно от значения параметра Gas-wall heat transfer coefficient . Correlations for tubes использует аналитические выражения с постоянными или вычисленными параметрами, чтобы захватить зависимость числа Нуссельта от режима течения для потоков труб.

Остальные параметризации являются табличными функциями числа Рейнольдса. Они полезны для изменения чисел Нуссельта или коэффициентов теплопередачи между режимами течения. Функции сгенерированы из экспериментальных данных, связывающих число Рейнольдса с коэффициентом Колборна или числа Рейнольдса и Прандтля с числом Нуссельта.

Constant heat transfer coefficient

Использование Constant heat transfer coefficient, заданный в параметре Gas-wall heat transfer coefficient, устанавливает коэффициент теплопередачи как константу, и не использует число Нуссельта в вычислениях. Используйте эту параметризацию как простое приближение для газовых потоков, ограниченных ламинарным режимом.

Correlation for tubes

Число Нуссельта зависит от режима течения при использовании Correlation for tubes. Для турбулентных потоков его значение изменяется пропорционально числу Рейнольдса и вычисляется из корреляции Гнилинского:

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

где Re - число Рейнольдса, Nu - число Нуссельта, а Pr - число Прандтля. Коэффициент трения, f, тот же, что и коэффициент, используемый в вычислениях падения давления в трубе. Для ламинарных течений число Нуссельта является константой. Его значение получается из параметра Nusselt number for laminar flow heat transfer, _NuL:

$Nu = {Nu}_{L} .$

Использование Tabulated data - Colburn factor vs. Reynolds number

Можно использовать табличные данные для определения коэффициента Колборна на основе числа Рейнольдса. Уравнение Колберна используется для определения числа Нуссельта, которое изменяется пропорционально числу Рейнольдса. Colburn j -factor является мерой пропорциональности между числами Рейнольдса, Прандтля и Нуссельта:

$Nu = j ({Re}_{Q}) {Re}_{Q} {PR}^{1 / 3} .$

_ReQ - число Рейнольдса, основанное на гидравлическом диаметре теплопередачи, D _H, Q и от минимальной площади свободного потока канала, _{A Min}:

${Re}_{Q} = \frac{\dot{m} D_{H,Q}}{A_{Min} μ}$

Использование Tabulated data - Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number

Можно использовать табличную функцию, чтобы определить число Нуссельта из чисел Прандтля и Рейнольдса. Линейная интерполяция используется для определения значений между точками останова. Число Нуссельта является функцией как Re, так и Pr, и поэтому параметры Reynolds number vector for Nusselt number, Prandtl number vector for Nusselt number и Nusselt number table, Nu(Re,Pr) определяют точки останова таблицы:

$Nu = Ню ({Re}_{Q}, PR) .$

Табличное число Рейнольдса должно быть вычислено с помощью гидравлического диаметра для теплопередачи, D _H, Q.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Газовый порт
газ

Входная или выходная точка на стороне газа теплообменника.

`B` - Газовый порт
газ

Входная или выходная точка на стороне газа теплообменника.

`H` - Тепловой контур
тепловой

Тепловой контур между смоделированной жидкостью и поверхностью раздела теплообменника.

Вход

расширить все

`C` - Скорость теплоемкости
физический сигнал

Текущее значение скорости теплоемкости для потока газа, заданное как физический сигнал.

`HC` - Коэффициент теплопередачи
физический сигнал

Текущее значение коэффициента теплопередачи между потоком газа и стенкой, заданное как физический сигнал.

Параметры

расширить все

Вкладка « параметры»

`Minimum free-flow area` - Площадь поперечного сечения канала потока в его самой узкой точке
`0.01 m^2` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины в квадрате

Площадь поперечного сечения канала потока в его самой узкой точке. Если канал представляет собой набор каналов, труб, пазов или канавок, то эта область является суммой площадей в коллекции, за вычетом засорения из-за стенок, гребней, пластин или других барьеров.

`Hydraulic diameter` - Диаметр или эквивалентный диаметр кругового канала
`0.1 m` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Эффективный внутренний диаметр потока. Если диаметр поперечного сечения изменяется, значение этого параметра является диаметром в самой узкой точке. Для некруглых каналов гидравлический диаметр является эквивалентным диаметром окружности с той же площадью существующего канала.

Если канал представляет собой набор каналов, труб, пазов или пазов, общий периметр является суммой периметров в наборе. Если канал является одним трубопроводом или трубой с круглым сечением, гидравлический диаметр равен истинному диаметру.

`Gas volume` - Общий объем жидкости, содержащейся в проточном канале
`0.01 m^3` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины в квадрате

Общий объем жидкости, содержащейся в канале потока газа или тепловой жидкости.

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Начало перехода между ламинарным и турбулентным режимами
`2000` (по умолчанию) | скаляром

Начало перехода от ламинарного режима к турбулентному режиму. Выше этого числа инерционные силы становятся все более доминирующими. Значение по умолчанию задается для круглых сечений и труб с гладкими поверхностями.

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - Конец перехода между ламинарным и турбулентным режимами
`4000` (по умолчанию) | скаляром

Конец перехода от ламинарного режима к турбулентному режиму. Ниже этого числа вязкие силы становятся все более доминирующими. Значение по умолчанию для круглых сечений и труб с гладкими поверхностями.

`Pressure loss parameterization` - Математическая модель падения давления на трение
`constant loss coefficient` (по умолчанию) | `correlations for tubes` | `Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number` | `Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number`

Математическая модель для падения давления на трение. Этот параметр определяет, какие выражения использовать для вычисления, а какие параметры блоков - в качестве входных. Смотрите блоки Heat Exchanger Interface (TL) для вычислений по параметризации.

`Pressure loss coefficient` - Совокупный коэффициент потерь для всех сопротивлений потоку между портами
`0.1` (по умолчанию) | скаляром

Совокупный коэффициент потерь для всех сопротивлений потоку в канале потока, включая трение стенки (основные потери) и локальные сопротивления из-за поворотов, колен и других изменений геометрии (незначительные потери).

Коэффициент потерь является эмпирическим, безразмерным числом, используемым для выражения падений давления на трение. Его можно вычислить из экспериментальных данных или получить из таблиц данных о продукте.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss parameterization равным Constant loss coefficient.

`Length of flow path from inlet to outlet` - Расстояние, пройденное от порта до порта
`1 m` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Общее расстояние, на которое поток должен перемещаться между портами. В многоходовых кожухотрубных теплообменниках общее расстояние является суммой по всем проходам интерпретатора. В трубных пучках, гофрированных пластинах и других каналах, где поток разделяется на параллельные ветви, это расстояние, пройденное одной ветвью. Чем больше путь потока, тем круче большие падения давления на трение на стенке.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss parameterization равным Correlations for tubes или Tabulated data - Darcy friction factor vs Reynolds number.

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Совокупные незначительные падения давления, выраженные в длине
`0.1 m` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Совокупное незначительное падения давления, выраженное в виде длины. Длина прямого канала приводит к эквивалентным потерям суммы существующих локальных сопротивлений от колен, тройников и объединений. Чем больше эквивалентная длина, тем круче незначительное падения давления из-за локальных сопротивлений.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss parameterization равным Correlations for tubes.

`Internal surface absolute roughness` - Средняя высота изменений поверхности стенки, которые способствуют фрикционным потерям
`15e-6 m` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Средняя высота изменения поверхности стенки, которые способствуют фрикционным потерям. Чем больше средняя высота, тем шероховатее стенка и тем больше падение давления на трение. Шероховатость поверхности требуется для вывода коэффициента трения Дарси из корреляции Haaland.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss parameterization равным Correlations for tubes.

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Коррекция падения давления для поперечного сечения потока в ламинарных условиях течения
`64` (по умолчанию) | скаляром

Коррекция падения давления для ламинарного течения. Этот параметр упоминается как масштабный фактор и может использоваться, чтобы вывести коэффициент трения Дарси для вычислений падения давления в ламинарном режиме. Значение по умолчанию является для цилиндрических трубопроводов и труб.

Некоторые дополнительные масштабные факторы для некруглых сечений могут быть определены из аналитических решений уравнений Навье-Стокса. Квадратный воздуховод имеет масштабный фактор 56прямоугольный канал с соотношением сторон 2:1 имеет масштабный фактор 62, и кольцевая труба имеет масштабный фактор 96. Тонкий трубопровод между параллельными пластинами также имеет масштабный фактор 96.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss parameterization равным Correlations for tubes.

`Reynolds number vector for Darcy friction factor` - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице коэффициента трения Дарси
численный массив

Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице для коэффициента трения Дарси. Блок интерполируется между и экстраполируется из точек останова, чтобы получить коэффициент трения Дарси при любом числе Рейнольдса. Интерполяция обрабатывается MATLAB^® linear оценка и экстраполяция обрабатываются nearest функция.

Числа Рейнольдса должны быть больше нуля и увеличиваться монотонно слева направо. Они могут проходить через ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Количество значений в этом векторе должно быть равно размеру параметра Darcy friction factor vector, чтобы вычислить табличные точки останова.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss parameterization равным Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number.

`Darcy friction factor vector` - Коэффициент трения Darcy в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса
численный массив

Коэффициент трения Дарси в каждой точке останова в интерполяционной таблице чисел Рейнольдса. Блок интерполируется между и экстраполируется из точек останова, чтобы получить коэффициент трения Дарси при любом числе Рейнольдса. Интерполяция обрабатывается MATLAB linear оценка и экстраполяция обрабатываются nearest функция.

Коэффициент трения Дарси не должен быть отрицательным и должен выровняться слева направо в порядке увеличения числа Рейнольдса. Количество значений в этом векторе должно быть равно размеру параметра Reynolds number vector for Darcy friction factor, чтобы вычислить табличные точки останова.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss parameterization равным Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number.

`Reynolds number vector for Euler number` - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Эйлера
численный массив

Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Эйлера. Блок интерполируется между и экстраполируется из точек останова, чтобы получить число Рейнольдса при любом числе Эйлера. Интерполяция обрабатывается MATLAB linear оценка и экстраполяция обрабатываются nearest функция.

Числа Рейнольдса должны быть больше нуля и увеличиваться монотонно слева направо. Они могут проходить через ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Количество значений в этом векторе должно быть равно размеру параметра Euler number vector, чтобы вычислить табличные точки останова.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss parameterization равным Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number.

`Euler number vector` - Число Эйлера в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса
численный массив

Число Эйлера в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса. Блок интерполируется между и экстраполируется из точек останова, чтобы получить число Эйлера при любом числе Рейнольдса. Интерполяция обрабатывается MATLAB linear оценка и экстраполяция обрабатываются nearest функция.

Число Эйлера не должно быть отрицательным и должно выровняться слева направо в порядке увеличения числа Рейнольдса. Количество значений в этом векторе должно быть равно размеру параметра Reynolds number vector for Euler number, чтобы вычислить табличные точки останова.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure loss parameterization равным Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number.

`Heat transfer parameterization` - Математическая модель теплопередачи между жидкостью и стенкой
`Constant heat transfer coefficient` (по умолчанию) | `Correlations for tubes` | `Tabulated data - Colburn factor vs. Reynolds number` | `Tabulated data - Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number`

Математическая модель теплопередачи между жидкостью и стенкой. Выбор модели определяет, какие выражения применить и какие параметры задать для вычислений теплопередачи. Смотрите блок E-NTU Heat Transfer для вычислений по параметризации.

`Gas-wall heat transfer coefficient` - Коэффициент теплопередачи для конвекции между жидкостью и стенкой
`100 W/(m^2 * K)` (по умолчанию) | скаляром

Коэффициент теплопередачи для конвекции между жидкостью и стенкой.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer parameterization равным Constant heat transfer coefficient.

`Heat transfer surface area` - Эффективная площадь поверхности, используемая в теплопередаче между жидкостью и стенкой
`0.4 m^2` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины в квадрате

Эффективная площадь поверхности, используемая в теплопередаче между жидкостью и стенкой. Эффективной площадью поверхности является сумма первичных и вторичных площадей поверхности, площадь, где стенка подвергается воздействию жидкости, и используются плавники, если таковые имеются. Площадь поверхности ребра обычно масштабируется на коэффициент эффективности ребра.

`Length of flow path for heat transfer` - Характеристическая длина, пройденная в теплопередаче между жидкостью и стенкой
`1 m` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Характеристическая длина для теплопередачи между жидкостью и стенкой. Эта длина используется для определения гидравлического диаметра канала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer parameterization равным Tabulated data - Colburn factor vs. Reynolds number или Tabulated data - Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number.

`Nusselt number for laminar flow heat transfer` - Константа, принятая для числа Нуссельта в ламинарном течении
`3.66` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянное значение числа Нуссельта для ламинарных течений. Число Нуссельта требуется для вычисления коэффициента теплопередачи между жидкостью и стенкой. Значение по умолчанию является для цилиндрических трубопроводов и труб.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer parameterization равным Correlations for tubes.

`Reynolds number vector for Colburn factor` - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице коэффициента Колборна
численный массив

Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице коэффициента Колборна. Блок интерполируется между и экстраполируется из точек останова, чтобы получить коэффициент Колборна при любом числе Рейнольдса. Интерполяция обрабатывается MATLAB linear оценка и экстраполяция обрабатываются nearest функция.

Числа Рейнольдса должны быть больше нуля и увеличиваться монотонно слева направо. Они могут проходить через ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Количество значений в этом векторе должно быть равно размеру параметра Colburn factor vector, чтобы вычислить табличные точки останова.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer parameterization равным Tabulated data - Colburn factor vs. Reynolds number.

`Colburn factor vector` - Коэффициент Колборна в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса
численный массив

Значения Коэффициента Колборна в каждой точке останова в интерполяционной таблице номера Рейнольдса. Блок интерполируется между и экстраполируется из точек останова, чтобы получить коэффициент Колборна при любом числе Рейнольдса. Интерполяция обрабатывается MATLAB linear оценка и экстраполяция обрабатываются nearest функция.

Коэффициент Колборна должен быть нулем или положительным и выровняться слева направо в порядке увеличения числа Рейнольдса. Количество значений в этом векторе должно быть равно размеру параметра Reynolds number vector for Colburn factor, чтобы вычислить табличные точки останова.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer parameterization равным Tabulated data - Colburn factor vs. Reynolds number.

`Reynolds number vector for Nusselt number` - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Нуссельта
численный массив

Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Нуссельта. Число Рейнольдса или число Прандтля может служить независимой переменной. Блок интерполируется между и экстраполируется из точек останова, чтобы получить число Нуссельта при любом числе Рейнольдса. Интерполяция обрабатывается MATLAB linear оценка и экстраполяция обрабатываются nearest функция.

Числа Рейнольдса должны быть больше нуля и увеличиваться монотонно слева направо. Они могут проходить через ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Размер вектора должен равняться количеству строк в параметре Nusselt number table, Nu(Re,Pr). Если таблица имеет m строки и n столбцов, вектор числа Рейнольдса должен быть m элементами.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer parameterization равным Tabulated data - Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number.

`Prandtl number vector for Nusselt number` - Номер Прандтля в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Нуссельта
численный массив

Номер Prandtl в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Нуссельта. Число Прандтля или число Рейнольдса может служить независимой переменной. Блок интерполируется между и экстраполируется из точек останова, чтобы получить число Нуссельта по любому номеру Прандтля. Интерполяция обрабатывается MATLAB linear оценка и экстраполяция обрабатываются nearest функция.

Число Прандльта должно быть больше нуля и увеличиваться монотонно слева направо. Они могут проходить через ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Размер вектора должен равняться количеству столбцов в параметре Nusselt number table. Если таблица имеет m строки и n столбцов, вектор числа Prandtl должен быть n элементами.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer parameterization равным Tabulated data - Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number.

`Nusselt number table, Nu(Re,Pr)` - Номер Нуссельта в каждой точке останова в интерполяционной таблице Рейнольдса-Прандтля
численный массив

Номер Нуссельта в каждой точке останова в интерполяционной таблице номера Рейнольдса-Прандтля. Блок интерполируется между и экстраполируется из точек останова, чтобы получить число Нуссельта для любой пары чисел Рейнольдса и Прандтля. Число Нуссельта требуется для вычисления коэффициента теплопередачи.

Число Нуссельта должно быть больше нуля. Каждое значение должно выровняться сверху вниз в порядке увеличения числа Рейнольдса и слева направо в порядке увеличения числа Прандтля. Количество строк должно равняться размеру параметра Reynolds number vector for Nusselt number, а количество столбцов должно равняться размеру параметра Prandtl number vector for Nusselt number.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Heat transfer parameterization равным Tabulated data - Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number.

`Threshold mass flow rate for flow reversal` - Верхняя граница численно гладкой области для массового расхода
`1e-4 kg/s` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения массы в единицу времени

Массовый расход жидкости, ниже которого применяется численное сглаживание. Это используется, чтобы избежать разрыва во время застоя потока. Смотрите блок Simple Heat Exchanger Interface (G) для получения дополнительной информации об этих вычислениях.

Вкладка Переменные

`Pressure of gas volume` - Давление в канале газа в начале симуляции
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения давления

Давление в газовом канале в начале симуляции.

`Temperature of gas volume` - Температура в канале газа в начале симуляции
`293.15 K` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения температуры

Температура в газовом канале в начале симуляции

`Density of gas volume` - Плотность в канале газа в начале симуляции
`1.2 kg/m^3` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения массы по длине

Плотность в газовом канале в начале симуляции

Документация

Heat Exchanger Interface (G)

Описание

Баланс массы

Баланс импульса

Трение

Энергетический баланс

Скорость теплопередачи

Число Нуссельта

Порты

Сохранение

A - Газовый порт газ

B - Газовый порт газ

H - Тепловой контур тепловой

Вход

C - Скорость теплоемкости физический сигнал

HC - Коэффициент теплопередачи физический сигнал

Параметры

Minimum free-flow area - Площадь поперечного сечения канала потока в его самой узкой точке 0.01 m^2 (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины в квадрате

Hydraulic diameter - Диаметр или эквивалентный диаметр кругового канала 0.1 m (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Gas volume - Общий объем жидкости, содержащейся в проточном канале 0.01 m^3 (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины в квадрате

Laminar flow upper Reynolds number limit - Начало перехода между ламинарным и турбулентным режимами 2000 (по умолчанию) | скаляром

Turbulent flow lower Reynolds number limit - Конец перехода между ламинарным и турбулентным режимами 4000 (по умолчанию) | скаляром

Pressure loss coefficient - Совокупный коэффициент потерь для всех сопротивлений потоку между портами 0.1 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Length of flow path from inlet to outlet - Расстояние, пройденное от порта до порта 1 m (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Зависимости

Aggregate equivalent length of local resistances - Совокупные незначительные падения давления, выраженные в длине 0.1 m (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Зависимости

Internal surface absolute roughness - Средняя высота изменений поверхности стенки, которые способствуют фрикционным потерям 15e-6 m (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Зависимости

Laminar friction constant for Darcy friction factor - Коррекция падения давления для поперечного сечения потока в ламинарных условиях течения 64 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Reynolds number vector for Darcy friction factor - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице коэффициента трения Дарси численный массив

Зависимости

Darcy friction factor vector - Коэффициент трения Darcy в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса численный массив

Зависимости

Reynolds number vector for Euler number - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Эйлера численный массив

Зависимости

Euler number vector - Число Эйлера в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса численный массив

Зависимости

Gas-wall heat transfer coefficient - Коэффициент теплопередачи для конвекции между жидкостью и стенкой 100 W/(m^2 * K) (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Length of flow path for heat transfer - Характеристическая длина, пройденная в теплопередаче между жидкостью и стенкой 1 m (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

Зависимости

Nusselt number for laminar flow heat transfer - Константа, принятая для числа Нуссельта в ламинарном течении 3.66 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Reynolds number vector for Colburn factor - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице коэффициента Колборна численный массив

Зависимости

Colburn factor vector - Коэффициент Колборна в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса численный массив

Зависимости

Reynolds number vector for Nusselt number - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Нуссельта численный массив

Зависимости

Prandtl number vector for Nusselt number - Номер Прандтля в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Нуссельта численный массив

Зависимости

Nusselt number table, Nu(Re,Pr) - Номер Нуссельта в каждой точке останова в интерполяционной таблице Рейнольдса-Прандтля численный массив

Зависимости

Threshold mass flow rate for flow reversal - Верхняя граница численно гладкой области для массового расхода 1e-4 kg/s (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения массы в единицу времени

Pressure of gas volume - Давление в канале газа в начале симуляции 0.101325 MPa (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения давления

Temperature of gas volume - Температура в канале газа в начале симуляции 293.15 K (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения температуры

Density of gas volume - Плотность в канале газа в начале симуляции 1.2 kg/m^3 (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения массы по длине

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Газовый порт
газ

`B` - Газовый порт
газ

`H` - Тепловой контур
тепловой

`C` - Скорость теплоемкости
физический сигнал

`HC` - Коэффициент теплопередачи
физический сигнал

`Minimum free-flow area` - Площадь поперечного сечения канала потока в его самой узкой точке
`0.01 m^2` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины в квадрате

`Hydraulic diameter` - Диаметр или эквивалентный диаметр кругового канала
`0.1 m` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

`Gas volume` - Общий объем жидкости, содержащейся в проточном канале
`0.01 m^3` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины в квадрате

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Начало перехода между ламинарным и турбулентным режимами
`2000` (по умолчанию) | скаляром

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - Конец перехода между ламинарным и турбулентным режимами
`4000` (по умолчанию) | скаляром

`Pressure loss coefficient` - Совокупный коэффициент потерь для всех сопротивлений потоку между портами
`0.1` (по умолчанию) | скаляром

`Length of flow path from inlet to outlet` - Расстояние, пройденное от порта до порта
`1 m` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Совокупные незначительные падения давления, выраженные в длине
`0.1 m` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Коррекция падения давления для поперечного сечения потока в ламинарных условиях течения
`64` (по умолчанию) | скаляром

`Reynolds number vector for Darcy friction factor` - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице коэффициента трения Дарси
численный массив

`Darcy friction factor vector` - Коэффициент трения Darcy в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса
численный массив

`Reynolds number vector for Euler number` - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Эйлера
численный массив

`Euler number vector` - Число Эйлера в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса
численный массив

`Gas-wall heat transfer coefficient` - Коэффициент теплопередачи для конвекции между жидкостью и стенкой
`100 W/(m^2 * K)` (по умолчанию) | скаляром

`Length of flow path for heat transfer` - Характеристическая длина, пройденная в теплопередаче между жидкостью и стенкой
`1 m` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения длины

`Nusselt number for laminar flow heat transfer` - Константа, принятая для числа Нуссельта в ламинарном течении
`3.66` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reynolds number vector for Colburn factor` - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице коэффициента Колборна
численный массив

`Colburn factor vector` - Коэффициент Колборна в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Рейнольдса
численный массив

`Reynolds number vector for Nusselt number` - Число Рейнольдса в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Нуссельта
численный массив

`Prandtl number vector for Nusselt number` - Номер Прандтля в каждой точке останова в интерполяционной таблице числа Нуссельта
численный массив

`Nusselt number table, Nu(Re,Pr)` - Номер Нуссельта в каждой точке останова в интерполяционной таблице Рейнольдса-Прандтля
численный массив

`Pressure of gas volume` - Давление в канале газа в начале симуляции
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения давления

`Temperature of gas volume` - Температура в канале газа в начале симуляции
`293.15 K` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения температуры

`Density of gas volume` - Плотность в канале газа в начале симуляции
`1.2 kg/m^3` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения массы по длине

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