System-Level Heat Exchanger (TL-TL)
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基于两个导热流体网络之间的性能数据的热交换器。
类型: EngeeFluids.HeatExchangers.SystemLevel.ThermalLiquidThermalLiquid
图书馆中的路径:
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资料描述
座 System-Level Heat Exchanger (TL-TL) 基于两个导热流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流体属性。
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 (TL-TL),但使用不同的参数化模型。 两个块的比较如表所示。
| Heat Exchanger (TL-TL) | System-Level Heat Exchanger (TL-TL) |
|---|---|
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 |
传热计算通过将流道分为三段来近似计算流道的温度变化 |
热传递
该单元将单元内的两个导热流体流载热体1和载热体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导热液体1的热流;
-
-从壁到导热液体2中的段的热流。
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。
段内从壁到导热液体1的热流为
哪里
-
-段导热液体1的传热能力;
-
-段中导热液体1的平均温度。
段内从壁到导热液体2的热流为
哪里
-
-段内导热液体2的传热能力;
-
-段中导热液体2的平均温度。
该单元在传热计算中使用的液体的属性是入口处的值与液体体积中的值之间的平均值。
导热液体传热的相关性
该单元使用相同的表达式计算两种导热液体的热导率。 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;
-
-热交换器的导热流体侧的几何形状的比例因子。 该装置计算几何形状的比例因子,使所有段的总传热量在标称操作条件下对应于指定的性能。
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 包含在该等式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
导热液体1侧的压力损失确定如下
哪里
-
和 -分别在端口*A1*和*B1*的压力;
-
-导热液体1的内部压力,在该单元计算传热;
-
和 -分别经由港口*A1*及*B1*的大量开支;
-
-导热液体1在所有段中的平均密度;
-
-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。
导热液体2侧的压力损失如下确定
哪里
-
和 -分别在端口*A2*和*B2*的压力;
-
-导热液体2的内部压力,在该单元计算传热;
-
和 -分别经由港口*A2*及*B2*的大量开支;
-
-所有段中导热液体2的平均密度;
-
-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。
导热液体的质量和能量守恒
该块对两种导热液体的质量和能量守恒使用相同的表达式。 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。
哪里
-
-段密度相对于压力的偏导数;
-
-段密度相对于温度的偏导数;
-
-段的温度;
-
-导热液体的总体积。
对所有段执行求和。
| 虽然该块将两股导热液体分离成 对于计算传热段,假设所有段都在相同的内部压力下 . 因此, 求和时没有考虑到它。 |
每个段的能量守恒方程具有形式
哪里
-
-在段的压力方面的比内能的偏导数;
-
-段的比内能相对于温度的偏导数;
-
-导热液体的总质量;
-
和 -往返该部分的大规模费用;
-
和 -进出段的能耗。
该块假定分段之间的质量开销在值之间线性分布 和 .
港口
非定向
#
A1
—
1侧的导热液体端口
导热液体
Details
与所述第一导热流体网络连接的输入或输出非定向端口。
| 程序使用名称 |
|
#
B1
—
1侧的导热液体端口
导热液体
Details
与所述第一导热流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侧的导热液体端口
导热液体
Details
连接到第二导热流体网络的输入或输出非定向端口。
| 程序使用名称 |
|
#
B2
—
第2侧的导热液体端口
导热液体
Details
连接到第二导热流体网络的输入或输出非定向端口。
| 程序使用名称 |
|
输出
#
问1
—
传热到导热液体的速率为1,W
标量,标量
Details
传热到导热液体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
—
传热到导热液体的速率为2,W
标量,标量
Details
热传递到导热液体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 - Thermal Liquid 1 flows from A to B, Thermal Liquid 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 - Thermal Liquid 1 flows from A to B, Thermal Liquid 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 thermal liquid 1 to nominal operating conditions 或 Initialize thermal liquid 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
用于导热液体1的端口*a1*中流动的横截面积。
| 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
为导热液体1的端口*B1*中流动的截面积。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Cross-sectional area at port 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
用于导热液体2的端口*a2*中流动的横截面积。
| 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
用于导热液体2的端口*B2*中流动的横截面积。
| 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 |
Thermal Liquid 1
#
Nominal operating condition —
标称工作条件
Heat transfer from Thermal Liquid 1 to Thermal Liquid 2 | Heat transfer from Thermal Liquid 2 to Thermal Liquid 1
Details
用于导热流体网络的标称操作条件1:
-
Heat transfer from Thermal Liquid 1 to Thermal Liquid 2-第1侧冷却,第2侧加热; -
Heat transfer from Thermal Liquid 2 to Thermal Liquid 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 —
在标称操作条件下导热液体1的端口之间的质量流量
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 —
在标称工况下导热液体1的端口之间的压力差
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 —
入口处导热液体1的公称压力
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
Details
在标称操作条件下导热液体1在到热交换器的入口处的压力。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Nominal inlet temperature —
在标称条件下入口处的导热液体1的温度
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导热液体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、通过传热速率或间接地通过输出参数确定用于导热液体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 Thermal Liquid 1 to Thermal Liquid 2,该参数确定在标称操作条件下从导热液体1侧向导热液体2侧的热传递的速率; -
如果为参数 Nominal operating condition 值设置
Heat transfer from Thermal Liquid 2 to Thermal Liquid 1,则该参数确定在标称操作条件下从导热液体2侧向导热液体1侧的热传递的速率。
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 |
#
Thermal liquid 1 volume —
导热液体体积1
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3
Details
热交换器内部的导热液体的总体积为1。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Initialize thermal liquid 1 to nominal operating conditions — 将导热液体1初始化到标称条件的选项
Details
初始化导热液体的选项是1到标称操作条件或设定值。 如果选择此选项,则该装置将导热液体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 thermal liquid 1 pressure —
模拟开始时导热液体的压力为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
在模拟开始时,导热液体的压力为1。
依赖关系
要使用此选项,请取消选中该框。 Initialize thermal liquid 1 to nominal operating conditions .
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Initial thermal liquid 1 temperature —
模拟开始时导热液体1的温度
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
在模拟开始时,导热液体的温度为1。
依赖关系
要使用此选项,请取消选中该框。 Initialize thermal liquid 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导热液体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 |
Thermal Liquid 2
#
Nominal mass flow rate —
在标称操作条件下导热液体2的端口之间的质量流量
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导热液体*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 —
标称工况下导热液体2的端口之间的压力差
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 —
入口处导热液体2的公称压力
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
Details
在标称操作条件下导热液体2在到热交换器的入口处的压力。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Nominal inlet temperature —
在标称条件下入口处的导热液体2的温度
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导热液体2的温度。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Thermal liquid 2 volume —
导热液体体积2
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3
Details
热交换器内部的导热液体的总体积为2。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Initialize thermal liquid 2 to nominal operating conditions — 将导热液体2初始化到标称条件的选项
Details
将导热液体2初始化到标称操作条件或设定值的选项。 如果选择此选项,则该装置将导热液体2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 thermal liquid 2 pressure —
模拟开始时导热液体2的压力
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg
Details
在模拟开始时导热液体的压力为2。
依赖关系
要使用此选项,请取消选中该框。 Initialize thermal liquid 2 to nominal operating conditions .
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Initial thermal liquid 2 temperature —
模拟开始时导热液体2的温度
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
在模拟开始时,导热液体的温度为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 thermal liquid 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 thermal liquid 1 — 导热液体的相关系数为1
Details
作为雷诺数和导热液体的普朗特数函数的努塞尔特数相关性的比例常数为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 thermal liquid 1 — 与导热液体相关的雷诺数的指数为1
Details
热导液体的雷诺数与普朗特数的函数关系中的雷诺数的指数为1。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# c in Nu = a*Re^b*Pr^c for thermal liquid 1 — 导热液体相关的Prandtl数的指数为1
Details
作为雷诺数的函数的Nusselt数与导热液体的Prandtl数的相关性中的Prandtl数的指数为1。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# a in Nu = a*Re^b*Pr^c for thermal liquid 2 — 导热液体的相关系数2
Details
作为雷诺数的函数的努塞尔特数与导热液体的普朗特数的相关性的比例常数为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 thermal liquid 2 — 与导热液体相关的雷诺数的指数为2
Details
对于导热液体,雷诺数与Prandtl数的函数关系中的雷诺数的指数为2。 默认值基于Colburn方程。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# c in Nu = a*Re^b*Pr^c for thermal liquid 2 — 导热液体相关的Prandtl数的指数
Details
作为雷诺数的函数的Nusselt数与导热液体的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 |