Тепловой интерфейс между тепловой жидкостью и ее средой
Гидросистема Соединяет интерфейсом/Нагревает с Компонентами Обменников/Основного принципа
Блок Heat Exchanger Interface (TL) моделирует перепад давления и изменение температуры между тепловым жидким входом и выходом теплового интерфейса. Объединитесь с блоком E-NTU Heat Transfer, чтобы смоделировать уровень теплопередачи через интерфейс между двумя жидкостями.
Форма массового уравнения баланса зависит от установки динамической сжимаемости. Если параметр Fluid dynamic compressibility устанавливается на Off, массовое уравнение баланса
где:
и массовые расходы жидкости в интерфейс через порты А и B.
Если параметр Fluid dynamic compressibility устанавливается на On, массовое уравнение баланса
где:
p является давлением теплового жидкого объема.
T является температурой теплового жидкого объема.
α является изобарным тепловым коэффициентом расширения теплового жидкого объема.
β является изотермическим модулем объемной упругости теплового жидкого объема.
ρ является массовой плотностью теплового жидкого объема.
V является объемом тепловой жидкости в интерфейсе теплообменника.
Баланс импульса в интерфейсе теплообменника зависит от жидкой установки динамической сжимаемости. Если Жидкий динамический параметр сжимаемости устанавливается на On, баланс импульса включает внутреннее давление интерфейса теплообменника явным образом. Баланс импульса в половине объема между портом А и внутренним интерфейсным узлом вычисляется как
в то время как в половине объема между портом B и внутренним интерфейсным узлом это вычисляется как
где:
p A и p B является давлениями в портах А и B.
p является давлением во внутреннем узле интерфейсного объема.
Потеря Δp, A и Потеря Δp, B являются падением давления между портом А и внутренним интерфейсным узлом и между портом B и внутренним интерфейсным узлом.
Если Жидкий динамический параметр сжимаемости устанавливается на Off, баланс импульса в интерфейсном объеме вычисляется непосредственно между портами А и B как
Точная форма терминов падения давления зависит от установки Pressure loss parameterization в диалоговом окне блока. Если параметризация падения давления установлена в Constant loss coefficient, падение давления в половине объема, смежного с портом А,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
μ A и μ B является жидкими динамическими вязкостями в портах А и B.
Потеря CP является параметром Pressure loss coefficient, заданным в диалоговом окне блока.
Re L является верхней границей числа Рейнольдса для ламинарного режима течения жидкости.
Re T является нижней границей числа Рейнольдса для режима турбулентного течения.
D h, p является гидравлическим диаметром для вычислений падения давления.
ρ A и ρ B является жидкой массовой плотностью в портах А и B.
Min S является общей минимальной областью свободного потока.
Если параметризация падения давления установлена в Correlations for tubes, падение давления в половине объема, смежного с портом А,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
Нажатие L является длиной пути потока от входа до выхода.
L добавляет, совокупная эквивалентная продолжительность локальных сопротивлений.
f T, A и f T, B является турбулентным режимом коэффициенты трения Дарси в портах А и B.
Коэффициент трения Дарси в половине объема, смежного с портом А,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
r является внутренней поверхностной абсолютной шероховатостью.
Если параметризация падения давления установлена в Tabulated data — Darcy friction factor vs. Reynolds number, падение давления в половине объема, смежного с портом А,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
λ является масштабным фактором для ламинарного течения вязкое трение.
f (Re A) и f (Re B) является коэффициентами трения Дарси в портах А и B. Блок получает коэффициенты трения из табличных данных, заданных относительно числа Рейнольдса.
Если параметризация падения давления установлена в Tabulated data — Euler number vs. Reynolds number, падение давления в половине объема, смежного с портом А,
в то время как в половине объема, смежного с портом B, это
где:
Eu (Re L) является Число Эйлера в верхней границе числа Рейнольдса для ламинарных течений.
Eu (Re A) и Eu (Re B) являются Числа Эйлера в портах А и B. Блок получает Числа Эйлера из табличных данных, заданных относительно числа Рейнольдса.
Энергетический баланс в интерфейсе теплообменника зависит от жидкой установки динамической сжимаемости. Если Жидкий динамический параметр сжимаемости устанавливается на On, энергетический баланс
где:
U является внутренней энергией, содержавшейся в объеме интерфейса теплообменника.
Φ A и Φ B является энергетическими скоростями потока жидкости через порты А и B в объем интерфейса теплообменника.
Q H является уровнем теплового потока через порт H, представляя интерфейсную стену, в объем интерфейса теплообмена.
Внутренние энергетические производные заданы как
и
где u является определенной внутренней энергией тепловой жидкости или внутренней энергией, содержавшейся в модульной массе того же самого.
Если Жидкий динамический параметр сжимаемости устанавливается на Off, тепловая жидкая плотность обработана как константа. Модуль объемной упругости затем эффективно бесконечен и тепловой содействующий нуль расширения. Производные давления и температуры сжимаемого случая исчезают, и об энергетическом балансе вновь заявляют как
где E является общей внутренней энергией несжимаемой тепловой жидкости, или
Блок вычисляет и выводит содействующее значение теплопередачи жидкой стены. Вычисление зависит от установки Heat transfer coefficient specification в диалоговом окне блока. Если содействующей спецификацией теплопередачи является Constant heat transfer coefficient, коэффициент теплопередачи является просто постоянным значением, заданным в диалоговом окне блока,
где:
h L-W является коэффициентом теплопередачи жидкой стены.
Const h является Liquid-wall heat transfer coefficient value, заданный в диалоговом окне блока.
Для всей другой содействующей параметризации теплопередачи коэффициент теплопередачи задан как среднее арифметическое коэффициентов теплопередачи порта:
где:
h A и h B является коэффициентами теплопередачи жидкой стены в портах А и B.
Коэффициент теплопередачи в порте А
в то время как в порте B это
где:
Nu A и Nu B является цифрами Nusselt в портах А и B.
k A и k B является тепловыми проводимостями в портах А и B.
D h, тепло является гидравлическим диаметром для вычислений теплопередачи.
Гидравлический диаметр, используемый в вычислениях теплопередачи, задан как
где:
Тепло L является длиной пути потока, используемой в вычислениях теплопередачи.
Тепло S является общей площадью поверхности теплопередачи.
Вычисление номера Nusselt зависит от установки Heat transfer coefficient specification в диалоговом окне блока. Если спецификация теплопередачи установлена в Correlations for tubes, номер Nusselt в порте А
в то время как в порте B это
где:
Nu L является значением Nusselt number for laminar flow heat transfer, заданным в диалоговом окне блока.
Pr A и Pr B является числами Прандтля в портах А и B.
Если спецификация теплопередачи установлена в Tabulated data — Colburn data vs. Reynolds number, номер Nusselt в порте А
в то время как в порте B это
где:
j (Re A, тепло) и j (Re B, тепло) является цифрами Colburn в портах А и B. Блок получает цифры Colburn из таблиц данных, введенных в зависимости от числа Рейнольдса.
Re A, тепло и Re B, тепло является числами Рейнольдса на основе гидравлических диаметров для вычислений теплопередачи в портах А и B. Этот параметр задан в порте А как
и в порте B как
Если спецификация теплопередачи установлена в Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number, номер Nusselt в порте А
в то время как в порте B это
Гидравлический диаметр, используемый в вычислениях теплопередачи, может отличаться от гидравлического диаметра, используемого в вычислениях падения давления, и отличается, если горячие периметры и периметры трения различные. Для концентрического теплообменника трубопровода с кольцевым поперечным сечением гидравлический диаметр для вычислений теплопередачи
в то время как гидравлический диаметр для расчетов давления
где:
D o является внешним диаметром кольца.
D i - внутренний диаметр кольца.
Схематичное кольцо
Совокупная площадь потока, свободная от препятствий на основе самого маленького интервала трубы или тангажа гофрирования. Значением по умолчанию является 0.01 м^2.
Гидравлический диаметр труб или каналов, включающих интерфейс теплообмена. Гидравлический диаметр является отношением площади поперечного сечения потока к периметру канала. Значением по умолчанию является 0.1 m.
Число Рейнольдса, соответствующее верхней границе ламинарного режима течения жидкости. Переходы потока к турбулентному выше этого значения. Значением по умолчанию является 2000.
Число Рейнольдса, соответствующее нижней границе режима турбулентного течения. Переходы потока к ламинарному ниже этого значения. Значением по умолчанию является 4000.
Параметризация использовалась для расчета падения давления между входом и выходом. Можно принять постоянный коэффициент потерь, использовать эмпирические корреляции для труб или задать табличные данные для коэффициента трения Дарси или Числа Эйлера. Настройкой по умолчанию является Constant loss coefficient.
Безразмерный номер использовался для расчета падения давления между входом и выходом. Коэффициент падения давления принят постоянный и то же самое для прямого и обратных течений. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на Constant loss coefficient. Значением по умолчанию является .1.
Расстояние, пересеченное жидкостью от входа до выхода. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на Correlations for tubes или Tabulated data — Darcy friction factor vs. Reynolds number. Значением по умолчанию является 1 m.
Падение давления из-за локальных сопротивлений, таких как повороты, входы и подборы кривой, описанные как эквивалентная продолжительность тех сопротивлений. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на Correlations for tubes. Значением по умолчанию является 0.1 m.
Средняя высота всей поверхности дезертирует на внутренней поверхности трубопровода. Поверхностная шероховатость включает вычисление коэффициента трения в режиме турбулентного течения. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на Correlations for tubes. Значением по умолчанию является 15e-6 m.
Коэффициент пропорциональности между конвективной и проводящей теплопередачей в ламинарном режиме. Масштабный фактор кодирует эффекты геометрии компонента на ламинарных потерях на трение. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на Correlations for tubes. Значением по умолчанию является 64.
Вектор M-элемента из чисел Рейнольдса, в которых можно задать коэффициент трения Дарси. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для коэффициента трения Дарси. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на Tabulated data — Darcy friction factor vs. Reynolds number. Вектор по умолчанию является вектором с 12 элементами, располагающимся в значении от 400 к 1e8.
Вектор M-элемента из коэффициентов трения Дарси, соответствующих значениям, задан в параметре Reynolds number vector for Darcy friction factor. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для коэффициента трения Дарси. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на Tabulated data — Darcy friction factor vs. Reynolds number. Вектор по умолчанию является вектором с 12 элементами, располагающимся в значении от 0.0214 к 0.2640.
Вектор M-элемента из чисел Рейнольдса, в которых можно задать Число Эйлера. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для Числа Эйлера. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на Tabulated data — Euler number vs. Reynolds number.
Вектор M-элемента из Чисел Эйлера, соответствующих значениям, задан в параметре Reynolds number vector for Euler number. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для Числа Эйлера. Этот параметр отображается, только если параметр Pressure loss parameterization устанавливается на Tabulated data — Euler number vs. Reynolds number.
Параметризация использовалась для расчета уровня теплопередачи между жидкостями теплообменника. Можно принять постоянный коэффициент потерь, использовать эмпирические корреляции для труб или задать табличные данные для номера Colburn или Nusselt. Настройкой по умолчанию является Constant loss coefficient.
Совокупная площадь поверхности, доступная для теплопередачи между жидкостями теплообменника. Этот параметр отображается только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на Correlation for tubes, Tabulated data — Colburn factor vs. Reynolds number, или Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Значением по умолчанию является 0.4 м^2.
Коэффициент теплопередачи между тепловой жидкостью и поверхностью теплопередачи. Этот параметр отображается только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на Constant heat transfer coefficient. Значением по умолчанию является 100.
Расстояние, пересеченное жидкостью, вдоль которой происходит теплообмен. Этот параметр отображается только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на Correlation for tubes, Tabulated data — Colburn factor vs. Reynolds number, или Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Значением по умолчанию является 1 m.
Коэффициент пропорциональности между конвективной и проводящей теплопередачей в ламинарном режиме. Этот параметр включает вычисление конвективных уровней теплопередачи в ламинарных течениях. Соответствующее значение, чтобы использовать зависит от геометрии компонента. Этот параметр отображается только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на Correlation for tubes. Значением по умолчанию является 3.66.
Вектор M-элемента из чисел Рейнольдса, в которых можно задать коэффициент Колборна. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для номера Colburn. Этот параметр отображается только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на Tabulated data — Colburn factor vs. Reynolds number. Вектором по умолчанию является [100.0, 150.0, 1000.0].
Вектор M-элемента из коэффициентов Колборна, соответствующих значениям, задан в параметре Reynolds number vector for Colburn number. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для коэффициента Колборна. Этот параметр отображается только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на Tabulated data — Colburn factor vs. Reynolds number. Вектором по умолчанию является [0.019, 0.013, 0.002].
Вектор M-элемента из чисел Рейнольдса, в которых можно задать номер Nusselt. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для номера Nusselt. Этот параметр отображается только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Вектором по умолчанию является [100.0, 150.0, 1000.0].
N-вектор чисел Прандтля, в которых можно задать номер Nusselt. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для номера Nusselt. Этот параметр отображается только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Вектор по умолчанию [1.0, 10.0].
Матрица m на n цифр Nusselt, соответствующих значениям, заданным в Reynolds number vector for Nusselt number и параметрах Prandtl number vector for Nusselt number. Блок использует этот вектор, чтобы создать интерполяционную таблицу для фактора Nusselt. Этот параметр отображается только, когда параметр Heat transfer parameterization устанавливается на Tabulated data — Nusselt number vs. Reynolds number & Prandtl number. Матрицей по умолчанию является [3.72, 4.21; 3.75, 4.44; 4.21, 7.15].
Эмпирический параметр раньше определял количество увеличенного теплового сопротивления из-за залежей грязи на поверхности теплопередачи. Значением по умолчанию является 1e-4 m^2*K/W.
Опция, чтобы смоделировать динамику давления в теплообменнике. Установка этого параметра на Off удаляет термины производной давления из энергии компонента и массовых уравнений сохранения. Давление в теплообменнике затем снижено к взвешенному среднему двух давлений порта.
Температура внутреннего объема тепловой жидкости в начале симуляции.
Давление внутреннего объема тепловой жидкости в начале симуляции.
A — Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий тепловой жидкий вход
B Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий тепловой жидкий выход
C Выходной порт физического сигнала для теплового коэффициента производительности тепловой жидкости
H Тепловой порт сохранения сопоставлен с тепловой жидкой входной температурой
HC — Выходной порт физического сигнала для коэффициента теплопередачи между тепловой жидкостью и интерфейсной стеной
