System-Level Heat Exchanger (G-G)
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基于两个气体网络之间的性能数据的热交换器。
类型: EngeeFluids.HeatExchangers.SystemLevel.GasGas
图书馆中的路径:
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资料描述
座 System-Level Heat Exchanger (G-G) 基于两个不同气体网络之间的性能数据模拟热交换器。 每个网络都有自己的一组气体属性。
该装置使用热交换器技术数据表中的性能数据,而不是热交换器的详细几何形状。 您可以在设计过程中调整热交换器的尺寸和性能,或对具有非标准几何形状的热交换器进行建模。 当还没有详细的几何数据时,该装置还可用于在设计的早期阶段模拟具有一定性能水平的热交换器。
单元的参数化是按照标称操作条件执行的。 机组在稳态标称工况下按照设定容量确定换热器的参数。
这个区块类似于区块 Heat Exchanger (G-G),但使用不同的参数化模型。 两个块的比较如表所示。
| Heat Exchanger (G-G) | System-Level Heat Exchanger (G-G) |
|---|---|
机组参数取决于热交换器的几何形状 |
机组的参数取决于性能和操作条件 |
热交换器的几何形状可能受限于可用的几何形状参数。 |
该模型不依赖于热交换器的特定几何形状 |
您可以通过更改几何参数(如肋尺寸和管长度)来定制单元以满足不同的性能要求。 |
您可以通过直接指定所需的热量消耗和质量值来定制设备以满足不同的性能要求。 |
您可以选择直流式、逆流式、管壳式或错流式冷却剂流动模式。 |
可以在标称操作条件下选择直流、逆流或错流冷却剂流动模式,这将有助于确定尺寸。 |
根据E-NTU方程的适用性和传热系数的相关性,在广泛的操作条件下获得可预测的准确结果。 |
在指定的操作条件附近获得非常精确的结果;精度可能随着与指定的操作条件的显着距离而降低 |
传热计算考虑了使用E-NTU模型沿流动路径的温度变化 |
传热计算近似于沿流动路径的温度变化,将其分为三个部分 |
热传递
该单元将单元中的两个气体流,气体1和气体2,分成大小相同的三段。 单元计算各段载热体之间的传热量。 为了简单起见,本节中的方程是针对单个段给出的。
如果取消选中该框 Wall thermal mass ,那么热交换器中的热平衡将是
哪里
-
-从作为传热表面的壁到段中的气体1的热流;
-
-从壁到段中的气体2的热流。
如果你选中了这个框 Wall thermal mass ,那么热交换器中的热平衡将是
哪里
-
-墙体;
-
-壁的比热容;
-
-段数;
-
-段内平均壁温;
-
-时间到了。
段中从壁到气体1的热流为
哪里
-
-段内气体1的传热能力;
-
-段中气体1的平均温度。
段中从壁到气体2的热流为
哪里
-
-段内气体2的传热能力;
-
-段中气体2的平均温度。
气体传热的相关性
该单元使用相同的表达式计算两种气体的热导率。 为了简单起见,本节中的方程是针对一侧给出的,但适用于两侧。 热导率的方程具有形式
哪里
-
, , -Nusselt数的相关系数;这些系数是参数组中块的参数 Correlation Coefficients ;
-
-段的平均雷诺数;
-
-段的平均Prandtl数;
-
-段的平均导热系数;
-
-热交换器气体侧几何形状的比例系数。 单位计算几何的比例因子,以便在所有段的总传热对应于指定的性能在名义操作条件下。
平均雷诺数为
哪里
-
-通过段的质量流量;
-
-段的平均动态粘度;
-
-任意参考直径;
-
-流动区段的任意参考区域。
| 成员名单 和 包含在该方程中仅用于计算测量单位以使 无量纲。 价值 和 任意的,因为计算 复盖这些值。 |
压力损失
气体侧1的压力损失确定如下
哪里
-
和 -分别在端口*A1*和*B1*的压力;
-
-内部气体压力1,在该单元计算传热;
-
和 -分别经由港口*A1*及*B1*的大量开支;
-
-所有段的平均气体密度为1;
-
-层流模式下的阈值质量流量,约等于
1e-4的标称质量流量。 单元计算压力损失系数 使差异 它对应于标称质量流量下的标称压力损失。
气体侧2的压力损失确定如下
哪里
-
和 -分别在端口*A2*和*B2*的压力;
-
-内部气体压力2,在该单元计算传热;
-
和 -分别经由港口*A2*及*B2*的大量开支;
-
-所有段的平均气体密度为2;
-
-层流模式下的阈值质量流量,约等于
1e-4的标称质量流量。 单元计算压力损失系数 使差异 它对应于标称质量流量下的标称压力损失。
港口
非定向
#
A1
—
1侧的气体端口
煤气
Details
与所述第一气体网络连接的输入或输出非定向端口。
| 程序使用名称 |
|
#
B1
—
1侧的气体端口
煤气
Details
与所述第一气体网络连接的输入或输出非定向端口。
| 程序使用名称 |
|
#
A2
—
第2侧的气体端口
煤气
Details
与所述第二气体网络连接的输入或输出非定向端口。
| 程序使用名称 |
|
#
B2
—
第2侧的气体端口
煤气
Details
与所述第二气体网络连接的输入或输出非定向端口。
| 程序使用名称 |
|
输出
#
问1
—
对气体的传热速率1,W
标量,标量
Details
热传递到气体1的速率,作为标量信号返回,单位为瓦特。 端口*Q1*和*Q2*上的标量信号通常大小相等,符号相反。 但是,如果选中该框 Wall thermal mass 这两个信号可能具有不同的含义,因为壁可以吸收和释放部分传递的热量。
| 数据类型 |
|
| 复数支持 |
非也。 |
#
问2
—
到气体的热传递速率2,W
标量,标量
Details
热传递到气体2的速率,作为标量信号返回,单位为瓦特。 端口*Q1*和*Q2*上的标量信号通常大小相等,符号相反。 但是,如果选中该框 Wall thermal mass 这两个信号可能具有不同的含义,因为壁可以吸收和释放部分传递的热量。
| 数据类型 |
|
| 复数支持 |
非也。 |
参数
Configuration
#
Flow arrangement at nominal operating conditions —
标称操作条件下热载体的流程图
Parallel flow - Both fluids flow from A to B | Counter flow - Gas 1 flows from A to B, Gas 2 flows from B to A | Cross flow - Both fluids flow from A to B
Details
在标称操作条件下在热交换器侧部之间的传热流体的流程图。 可用的冷却剂流动模式:
-
Counter flow - Gas 1 flows from A to B, Gas 2 flows from B to A-水流以相反的方向平行移动; -
Parallel flow - Both fluids flow from A to B-溪流朝同一方向移动; -
Cross flow - Both fluids flow from A to B-流相互垂直移动。
直流电和逆流之间的选择会影响机组如何确定热交换器的尺寸。 逆流设置是最有效的,需要最小的尺寸来实现所需的性能。 相反,直接流动效率最低,需要最大的尺寸以实现所需的性能。
标称条件下的流向(从*A*到*B*或从*B*到*A*)仅在选中复选框时影响模型的初始化。 Initialize gas 1 to nominal operating conditions 或 Initialize gas 2 to nominal operating conditions . 当设置不同的初始操作条件时,流动方向可能不同。
在单元确定热交换器的尺寸后,此参数不影响单元在模拟期间计算传热的方式。 相反,传热取决于仿真过程中的流动方向。 例如,如果将参数设置为direct-flow并将模型设置为逆流工作,则即使其他边界条件相同,仿真期间的传热速率也不会与设置的性能匹配。
如果您指定了交叉流,该单元将将热交换器内部的流路建模为垂直,因此在仿真过程中,流向无关紧要。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
# Wall thermal mass — 是否应考虑热惯性对传热表面的影响
Details
是否考虑到热惯性对传热表面的影响。 当选择此选项时,该块会向仿真添加额外的动力学,并增加达到稳态的时间,但此参数不会影响稳态仿真的结果。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Cross-sectional area at port A1 —
口中流动的截面积*A1*
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac
Details
口*a1*中气体1的流动的截面积。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Cross-sectional area at port B1 —
口中流动的截面积*B1*
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac
Details
口*B1*中气体1的流的截面积。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Cross-sectional area at port A2 —
口中流动的截面积*A2*
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac
Details
口*a2*中气体2的流动的截面积。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Cross-sectional area at port B2 —
口中流动的截面积*B2*
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac
Details
口*B2*中气体2的流动的截面积。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Wall mass —
壁质量
kg | mg | g | t | lbm | oz | slug
Details
壁的质量。
依赖关系
若要使用此选项,请选中此框 Wall thermal mass .
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Wall specific heat —
壁的比热容
J/(kg*K) | kJ/(kg*K) | cal/(kg*K) | kcal/(kg*K) | cal/(g*K) | kcal/(g*K) | Btu_IT/(lbm*deltadegR)
Details
壁的比热容。
依赖关系
若要使用此选项,请选中此框 Wall thermal mass .
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Initialize wall temperature to nominal operating conditions — 壁温初始化选项
Details
使用标称操作条件或预设值初始化壁温的选项。 如果选择此选项,该装置将根据为热载体两侧设置的标称操作条件计算初始壁温。 如果取消选中此框,则可以直接使用参数设置初始壁温 Initial wall temperature .
依赖关系
若要使用此选项,请选中此框 Wall thermal mass .
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Initial wall temperature —
初始壁温
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
壁的初始温度。 如果设置了标量,则该块假定初始壁温度是均匀的。 如果指定了双元向量,则该块假定初始壁温度在端口*A1*和*A2*以及端口*B1*和*B2*之间线性变化。 第一元件对应于端口A1和A2中的温度,并且第二元件对应于端口B1和B2中的温度。
依赖关系
若要使用此选项,请选中此框 Wall thermal mass 并取消选中该框 Initialize wall temperature to nominal operating conditions .
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
Gas 1
#
Nominal operating condition —
标称工作条件
Heat transfer from Gas 1 to Gas 2 | Heat transfer from Gas 2 to Gas 1
Details
用于气体网络1的标称操作条件:
-
Heat transfer from Gas 1 to Gas 2-第1侧冷却,第2侧加热; -
Heat transfer from Gas 2 to Gas 1-侧2冷却,侧1加热。
此设置仅适用于标称操作条件的参数。 这并不意味着在模拟期间,热传递只能在指定的方向上发生。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Nominal mass flow rate —
标称操作条件下气体端口1之间的质量流量
kg/s | kg/hr | kg/min | g/hr | g/min | g/s | t/hr | lbm/hr | lbm/min | lbm/s
Details
在标称操作条件下,从端口*A1*到端口*B1*的质量流量。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Nominal pressure drop —
公称工况下气体端口1之间的压力差
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
Details
在标称操作条件下端口*A1*和端口*B1*之间的压力差。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Nominal inlet pressure —
入口处的公称气体压力1
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
Details
在标称操作条件下,气体压力在到热交换器的入口处为1。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Nominal inlet temperature —
标称条件下的气体入口温度1
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
在标称操作条件下到热交换器的入口处的气体1的温度。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Heat transfer capacity specification —
热交换器性能的设定方法
Rate of heat transfer | Outlet condition
Details
直接地、通过传热速率、或间接地、通过输出参数确定用于气体1的热交换器在标称操作条件下的性能。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Nominal rate of heat transfer —
标称条件下的传热速率
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN
Details
的传热速率。 参数 Nominal operating condition 定义热量传递的气体网络:
-
如果为参数 Nominal operating condition 值设置
Heat transfer from Gas 1 to Gas 2,则该参数确定在标称操作条件下从气体1侧到气体2侧的传热速率; -
如果为参数 Nominal operating condition 值设置
Heat transfer from Gas 2 to Gas 1,则该参数确定在标称操作条件下从气体侧2到气体侧1的热传递的速率。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Heat transfer capacity specification 意义 Rate of heat transfer.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Gas 1 volume —
气体体积1
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3
Details
热交换器内部气体的总体积为1。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Initialize gas 1 to nominal operating conditions — 气体初始化选项1到标称条件
Details
气体初始化选项1到标称操作条件或设定值. 如果选择此选项,该装置将气体1初始化为额定操作条件。 如果取消选中此框,则可以直接使用其他参数设置初始条件。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Initial gas 1 pressure —
模拟开始时气体压力为1
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
Details
模拟开始时气体压力为1。
依赖关系
要使用此选项,请取消选中该框。 Initialize gas 1 to nominal operating conditions .
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Initial gas 1 temperature —
模拟开始时气体温度为1
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
模拟开始时气体温度为1。
依赖关系
要使用此选项,请取消选中该框。 Initialize gas 1 to nominal operating conditions .
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Nominal outlet temperature —
标称条件下的出口温度
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
在标称操作条件下热交换器出口处的气体1的温度。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Heat transfer capacity specification 意义 Outlet condition.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
Gas 2
#
Nominal mass flow rate —
标称操作条件下气体端口2之间的质量流量
kg/s | kg/hr | kg/min | g/hr | g/min | g/s | t/hr | lbm/hr | lbm/min | lbm/s
Details
在标称操作条件下,从端口*A2*到端口*B2*的质量流量。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Nominal pressure drop —
公称工况下气体端口2之间的压力差
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
Details
在标称操作条件下端口*A2*和端口*B2*之间的压力差。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Nominal inlet pressure —
入口处的公称气体压力2
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
Details
在标称操作条件下,气体压力在到热交换器的入口处为2。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Nominal inlet temperature —
标称条件下的气体入口温度2
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
在标称操作条件下到热交换器的入口处的气体2的温度。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Gas 2 volume —
气体体积2
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3
Details
热交换器内部气体的总体积为2。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Initialize gas 2 to nominal operating conditions — 气体初始化选项2到标称条件
Details
气体初始化选项2为标称操作条件或设定值。 如果选择此选项,则装置将gaz2初始化为额定操作条件。 如果取消选中此框,则可以直接使用其他参数设置初始条件。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Initial gas 2 pressure —
模拟开始时的气体压力2
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
Details
模拟开始时气体压力为2。
依赖关系
要使用此选项,请取消选中该框。 Initialize gas 2 to nominal operating conditions .
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Initial gas 2 temperature —
模拟开始时的气体温度2
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
模拟开始时气体温度为2。 如果设置了标量,则该块假定初始温度是均匀的。 如果指定了两个元素向量,则该块假定初始温度在端口*A2*和*B2*之间线性变化,第一个元素对应于端口*A2*,第二个对应于端口*B2*。
依赖关系
要使用此选项,请取消选中该框。 Initialize gas 2 to nominal operating conditions .
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
Correlation Coefficients
# a in Nu = a*Re^b*Pr^c for gas 1 — 气的相关系数为1
Details
作为雷诺数的函数的Nusselt数与气体的Prandtl数的相关性中的比例常数为1。 默认值基于Colburn方程。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# b in Nu = a*Re^b*Pr^c for gas 1 — 雷诺数在气体1相关性中的指数
Details
雷诺数在nusselt数的相关性中的指数,作为雷诺数和prandtl数的函数对于气体1。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# c in Nu = a*Re^b*Pr^c for gas 1 — 气体相关性中Prandtl数的指数为1
Details
作为雷诺数和气体1的Prandtl数的函数的Nusselt数的相关性中的Prandtl数的指数。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# a in Nu = a*Re^b*Pr^c for gas 2 — 气体相关系数2
Details
作为雷诺数的函数的Nusselt数与气体的Prandtl数的相关性中的比例常数为2。 默认值基于Colburn方程。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# b in Nu = a*Re^b*Pr^c for gas 2 — 雷诺数在气体2相关性中的指数
Details
雷诺数在nusselt数作为雷诺数和prandtl数的函数的相关性中的指数为2。 默认值基于Colburn方程。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# c in Nu = a*Re^b*Pr^c for gas 2 — 气体相关性中Prandtl数的指数
Details
作为雷诺数的函数的Nusselt数与气体的Prandtl数的相关性中的Prandtl数的指数为2。 默认值基于Colburn方程。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
文学作品
-
_Ashrae手册:基础._亚特兰大:Ashrae,2013。
-
万变不离其宗,万变不离其宗,万变不离其宗,万变不离其宗,万变不离其宗._第3版。 麦格劳-希尔系列机械工程. 波士顿:麦格劳-希尔,2007年。
-
米切尔,约翰W.和詹姆斯E.布劳恩。 建筑物的供暖、通风和空调原理。_霍博肯,NJ:威利,2013.
-
Shah,R.K.和Dušan P.Sekulić。 热交换器设计的基础。_霍博肯,NJ:约翰*威利&儿子,2003.
-
卡瓦利尼,阿尔贝托和罗伯托*泽钦。 "A Dimensionless Correlation for Heat Transfer in Forced对流冷凝"In_proceing Of International Heat Transfer Conference5_,309-313. 日本东京:Begellhouse,1974。 https://doi.org/10.1615/IHTC5.1220…;