热交换器接口 (TL)

导热液体与环境之间的热边界。

类型: EngeeFluids.HeatExchangers.EffectivenessNTU.Interfaces.ThermalLiquid

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Heat Exchangers/Fundamental Components/Heat Exchanger Interface (TL)

资料描述

座 热交换器接口 (TL) 它代表了导热液体网络中的一个边界，用于液体之间的热交换。该单元模拟导热液体入口和出口之间的压降和温度变化，并与该单元结合 E-NTU 热交换器 模拟通过两种液体界面的热流。

质量守恒

质量守恒方程的形式取决于动态可压缩性设置。如果复选框未选中 热液 1 动态可压缩性 ，那么质量守恒方程将具有以下形式:

哪里 -大众消费。下标表示端口*A*和*B*。

如果选中该复选框 热液 1 动态可压缩性 ，那么质量守恒方程将具有以下形式:

哪里

-导热液体的压力;
-导热液体的温度;
-导热液体的等压热膨胀系数;
-导热液体的等温弹性模量;
-导热液体的质量密度;
-热交换器边界处的导热液体体积。

动量守恒

热交换器边界处动量守恒取决于液体的动态可压缩性的设置。如果选中该复选框 热液 1 动态可压缩性 ，动量守恒明确地取决于热交换器边界处的内部压力。端口*a*中一半体积的动量守恒方程具有以下形式:

端口*B*中一半体积的动量守恒方程具有以下形式:

哪里

和 -端口*A*和*B中的压力*;
-内节点的压力;
和 -端口*A*和内部节点之间以及端口*B*和内部节点之间的压力损失。

如果复选框未选中 热液 1 动态可压缩性 ，则在端口*A*和*B之间直接计算动量守恒*:

压力损失的计算

压力损失的计算取决于参数的值 压力损失模型 . 如果为参数 压力损失模型 值设置 压力损失系数，则邻近端口*A*的一半体积中的压力损失为:

和邻近端口*B*的体积的一半中的压力损失为:

哪里

和 -端口*A*和*B中液体的动态粘度*;
-参数值 压力损失系数 ;
-层流雷诺数的上限;
-湍流雷诺数的下限;
-用于压力损失计算的液压直径;
和 -端口*A*和*B处的液体密度*;
-总的最小自由流动面积。

如果为参数 压力损失模型 值设置 管内流量相关性，则邻近端口*A*的一半体积中的压力损失为:

和邻近端口*B*的体积的一半中的压力损失为:

哪里

-从入口到出口的流动路径的长度;
-用于计算等效损耗的管道长度;
和 -港口*a*和*B*湍流模式下的达西摩擦系数。

口*A*相邻的一半体积中的达西摩擦系数等于:

和邻近端口*B*的一半体积中的达西摩擦系数等于:

哪里 -内表面的绝对粗糙度。

如果为参数 压力损失模型 值设置 表格数据 - 达西摩擦因数与雷诺数的关系，则邻近端口*A*的一半体积中的压力损失为:

和邻近端口*B*的体积的一半中的压力损失为:

哪里

-层流粘性摩擦的形状系数;
和 -端口*A*和*B*中的达西摩擦系数。块从相对于雷诺数指示的表格数据获得摩擦系数。

如果为参数 压力损失模型 值设置 表格数据 - 欧拉数与雷诺数的关系，则邻近端口*A*的一半体积中的压力损失为:

和邻近端口*B*的体积的一半中的压力损失为:

哪里

-层流雷诺数上限的欧拉数;
和 -端口*A*和*B*上的欧拉号。该块从相对于雷诺数指定的表格数据中获取欧拉数。

节约能源

热交换器边界处的能量守恒取决于液体的动态可压缩性的设置。如果选中该复选框 热液 1 动态可压缩性 ，则能量守恒方程具有形式:

哪里

-热交换器边界处液体体积的内能;
和 -分别在港口*A*和*B*的能量流动;
-热流通过代表热边界的端口*H*进入块。

内能的导数定义为:

和

哪里 -导热液体的比内能，或该液体的单位质量所含的内能。

如果未选中复选框 热液 1 动态可压缩性 ，那么导热液体的密度将被认为是一个常数。那么体积弹性模量实际上是无限的，热膨胀系数是零。没有考虑可压缩情况下压力和温度的导数，能量守恒方程如下:

哪里 -不可压缩导热液体的总内能:

传热比

该单元计算并输出液体与壁之间的传热系数的值。计算方法取决于参数值 传热系数模型 .

如果为参数 传热系数模型 值设置 恒定传热系数，那么传热系数具有由块参数设置的恒定值:

哪里

-液体与壁之间的传热系数;
-参数值 液壁传热系数 .

对于所有其他参数值 传热系数模型 传热系数定义为端口传热系数的算术平均值:

哪里和 -端口*A*和*B*中液体与壁之间的传热系数。

端口*A*中的传热系数等于:

且端口*B*中的传热系数等于:

哪里

和 -端口*a*和*B上的Nusselt号码*;
和 -端口*A*和*B的导热系数*;
-用于传热计算的液压直径。

传热计算中使用的液压直径定义为:

哪里

-传热计算中使用的流路长度;
-传热的总表面积。

努塞尔特数的计算

计算Nusselt数的方法取决于参数的值 传热系数模型 .

如果为参数 传热系数模型 值设置 管内流动的相关性，端口*A*中的Nusselt号将为:

和端口*B中的Nusselt号*:

哪里

-参数值 层流传热的努塞尔特数 ;
和 -端口*A*和*B*上的Prandtl号。

如果为参数 传热系数模型 值设置 表格数据 - 科尔本系数与雷诺数的关系，端口*A*中的Nusselt号将是:

和端口*B中的Nusselt号*:

哪里

和 -端口*A*和*B*上的Colburn因子。块从作为雷诺数的函数呈现的表格数据中获得Colburn因子;
和 -基于水力直径的雷诺数，用于计算端口*A*和*B*的传热。这些值在端口*A*和*B*定义为:

和

如果为参数 传热系数模型 值设置 表列数据 - 努塞尔特数与雷诺数和普朗特尔数的关系，端口*A*中的Nusselt号将是:

和端口*B中的Nusselt号*:

水力直径的计算

如果加热周长和摩擦周长不匹配，则传热计算中使用的液压直径与压力损失计算中使用的液压直径不同。对于具有环形横截面的管中管换热器，用于传热计算的水力直径为:

压力计算的液压直径为:

哪里

-环形外壳的外径;
-环的内径。

heat exchanger interface tl 1

外径和内径之间的差异（以橙色显示）表示导热液体。内径内的蓝色区域是与导热液体交换热量的液体。

港口

非定向

# A — 导热液体端口
导热液体

Details

导热流体的入口。

程序使用名称

thermal_liquid_port_a

# B — 导热流体端口
导热液体

Details

导热流体的出口。

程序使用名称

thermal_liquid_port_b

# H — 入口温度
加热

Details

端口与导热液体的入口温度有关。

程序使用名称

thermal_port

输出

# C — 通量热容
尺度

Details

导热流体流动热容量的含义。

数据类型	`Float64`.
复数支持	无

# HC — 传热系数
尺度

Details

导热流体流与边界之间的传热系数值，以标量形式给出。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

参数

# 最小自由流动区域 — 孔在其最窄点处的横截面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

流动的总面积，无障碍，基于管道之间的最小距离或波纹步骤。

计量单位	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
默认值	`0.01 m^2`
程序使用名称	`min_flow_area`
可计算	是

# 压力损失液压直径 — 径或等效通道直径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

构成热交换接口的管或通道的液压直径。水力直径是流动的横截面积与通道周长的比率。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`0.1 m`
程序使用名称	`hydraulic_diameter_for_pressure_loss`
可计算	是

# 热液体体积 — 通道内导热液体的总体积
l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi | ft*lbf/psi

Details

流道中包含的导热液体的总体积。

计量单位	`l` \| `gal` \| `igal` \| `m^3` \| `cm^3` \| `ft^3` \| `in^3` \| `km^3` \| `mi^3` \| `mm^3` \| `um^3` \| `yd^3` \| `Nm/Pa` \| `Nm/bar` \| `lbfft/psi` \| `ftlbf/psi`
默认值	`0.01 m^3`
程序使用名称	`V_liquid`
可计算	是

# 层流雷诺数上限 — 层流和湍流模式之间过渡的开始

Details

雷诺数的值对应于从层流过渡到湍流状态的开始。超过这个值，惯性力开始占主导地位，因此流动从层流进入湍流模式。默认值对应于具有光滑内表面的圆管。

默认值	`2000.0`
程序使用名称	`Re_laminar`
可计算	是

# 湍流雷诺数下限 — 层流和湍流模式之间过渡的结束

Details

雷诺数的值对应于从层流到湍流状态的过渡结束。低于该值，粘滞力开始占主导地位，因此流动从湍流状态转变为层流状态。默认值对应于具有光滑内表面的圆管。

默认值	`4000.0`
程序使用名称	`Re_turbulent`
可计算	是

# 压力损失模型 — 计算摩擦引起的压力损失的数学模型
压力损失系数 | 管内流量相关性 | 表格数据 - 达西摩擦因数与雷诺数的关系 | 表格数据 - 欧拉数与雷诺数的关系

Details

摩擦引起的压力损失的数学模型。此参数确定要用于计算的表达式以及要指定为输入的块参数。

有关详细信息，请参阅压力损失的计算。

值	`Pressure loss coefficient` \| `Correlation for flow inside tubes` \| `Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number` \| `Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number`
默认值	`Pressure loss coefficient`
程序使用名称	`pressure_loss_type`
可计算	无

# 压力损失系数 — 端口间所有流阻的总损耗系数

Details

通道中所有流动阻力的总损失系数，包括壁摩擦（主要损失）和由于弯曲，弯曲和其他几何形状变化（轻微损失）引起的局部阻力。

损失系数是一个经验无量纲数，用于表示由于摩擦引起的压力损失。它可以根据实验数据计算或从产品规格中得出。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 压力损失模型 意义 压力损失系数.

默认值	`0.1`
程序使用名称	`pressure_loss_coefficient`
可计算	是

# 从入口到出口的流道长度 — 从港口到港口的距离
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

流必须在端口之间传输的总距离。在多通道管壳式换热器中，总距离是套管所有通道的总和。在管束、波纹板和流动被分成平行分支的其他通道中，这是在一个分支中行进的距离。流动路径越长，由于壁摩擦引起的主压力损失越大。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 压力损失模型 意义 管内流量相关性 或 表格数据 - 达西摩擦因数与雷诺数的关系.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`1.0 m`
程序使用名称	`flow_path_length`
可计算	是

# 局部阻力的总等效长度 — 局部总压力损失，以长度表示
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

总局部压力损失，以长度表示。直接通道的长度导致等效损耗等于抽头、三通和接头的现有局部电阻之和。等效长度越长，由于局部电阻引起的压力损失越高。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 压力损失模型 意义 管内流量相关性.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`0.1 m`
程序使用名称	`flow_path_length_add`
可计算	是

# 内表面绝对粗糙度 — 导致摩擦损失的壁表面粗糙度的平均高度
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

壁表面上的粗糙度的平均高度，这导致粘性摩擦损失。平均高度越高，壁越粗糙，由于粘性摩擦造成的压力损失越大。表面粗糙度值用于从Haaland比率获得达西摩擦系数。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 压力损失模型 意义 管内流量相关性.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`15e-6 m`
程序使用名称	`roughness`
可计算	是

# 达西摩擦因数的雷诺数向量 — 达西摩擦系数查找表各参考点处的雷诺数

Details

雷诺数的矢量，有必要确定达西摩擦系数。块使用该向量创建达西摩擦系数查找表。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 压力损失模型 意义 表格数据 - 达西摩擦因数与雷诺数的关系.

默认值	`[400.0, 1000.0, 1500.0, 3e3, 4e3, 6e3, 1e4, 2e4, 4e4, 6e4, 1e5, 1e8]`
程序使用名称	`Re_friction_vector`
可计算	是

# 达西摩擦因数矢量 — 雷诺数查找表每个参考点的达西摩擦系数

Details

参数中指定的值对应的达西摩擦系数的矢量 达西摩擦因数的雷诺数向量 . 块使用该向量来创建达西摩擦系数查找表。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 压力损失模型 意义 表格数据 - 达西摩擦因数与雷诺数的关系.

默认值	`[0.264, 0.112, 0.071, 0.0417, 0.0387, 0.0268, 0.0250, 0.0232, 0.0226, 0.0220, 0.0214, 0.0214]`
程序使用名称	`friction_factor_vector`
可计算	是

# 达西摩擦因数的层状摩擦常数 — 层流条件下流动截面压力损失的校正

Details

层流的压力损失的校正。该参数称为形状系数，可用于计算层流状态下的压力损失时获得达西摩擦系数。默认值对应于圆柱形管道。

非圆形截面的一些附加形状系数可以从Navier-Stokes方程的解析解中确定。方形截面的风道形状系数为'56`，长宽比为2:1的矩形截面的风道形状系数为`62`，同轴管道形状系数为`96'。平行板之间的薄通道也具有`96`的形状系数。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 压力损失模型 意义 管内流量相关性.

默认值	`64.0`
程序使用名称	`shape_factor`
可计算	是

# 欧拉数的雷诺数矢量 — 欧拉数查找表每个参考点的雷诺数

Details

有必要确定欧拉数的雷诺数向量。块使用该向量创建欧拉数查找表。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 压力损失模型 意义 表格数据 - 欧拉数与雷诺数的关系.

默认值	`[50.0, 500.0, 1000.0, 2000.0]`
程序使用名称	`Re_vector_Eu`
可计算	是

# 欧拉数矢量 — 雷诺数查找表每个参考点的欧拉数

Details

与参数中指定的值对应的欧拉数的向量 欧拉数的雷诺数矢量 . 块使用该向量创建欧拉数查找表。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 压力损失模型 意义 表格数据 - 欧拉数与雷诺数的关系.

默认值	`[4.4505, 0.6864, 0.4791, 0.3755]`
程序使用名称	`Eu_vector`
可计算	是

# 传热系数模型 — 热载体与壁之间热交换的数学模型
恒定传热系数 | 管内流动的相关性 | 表格数据 - 科尔本系数与雷诺数的关系 | 表列数据 - 努塞尔特数与雷诺数和普朗特尔数的关系

Details

用于计算热交换器中液体之间的热流的数学模型。您可以假设一个恒定的传热系数，对管道内的流量使用经验关系，或者为Colburn数或Nusselt数指定表格数据。

有关详细信息，请参阅 Nusselt数的计算。

值	`Constant heat transfer coefficient` \| `Correlation for flow inside tubes` \| `Tabulated data - Colburn factor vs. Reynolds number` \| `Tabulated data - Nusselt number vs. Reynolds number and Prandtl number`
默认值	`Constant heat transfer coefficient`
程序使用名称	`heat_transfer_type`
可计算	无

# 液壁传热系数 — 冷却剂与壁之间对流时的传热系数
W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Details

冷却剂与壁之间对流的传热系数。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 传热系数模型 意义 恒定传热系数.

计量单位	`W/(m^2K)` \| `Btu_IT/(hrft^2*deltadegR)`
默认值	`100.0 W/(m^2*K)`
程序使用名称	`alpha_const`
可计算	是

# 传热表面积 — 在热载体和壁之间的热传递中使用的有效表面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

热交换器中用于热载体之间的热传递的有效表面积。

计量单位	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
默认值	`0.4 m^2`
程序使用名称	`heat_transfer_area`
可计算	是

# 层流传热的努塞尔特数 — 层流的Nusselt数的常数值

Details

层流的Nusselt数的常数值。此参数允许您计算层流中的对流热通量。 Nusselt数的值取决于组件的几何形状。默认值对应于圆柱形管。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 传热系数模型 意义 管内流动的相关性.

默认值	`3.66`
程序使用名称	`Nu_laminar`
可计算	是

# 科尔本系数的雷诺数矢量 — Colburn因子查找表的每个参考点处的雷诺数

Details

雷诺数的矢量，有必要确定Colburn因子。块使用该向量创建Colburn因子查找表。此向量中的值数必须等于参数的维数。 科尔伯恩系数矢量 来计算表的基准点。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 传热系数模型 意义 表格数据 - 科尔本系数与雷诺数的关系.

默认值	`[100.0, 150.0, 1000.0]`
程序使用名称	`Re_vector_colburn`
可计算	是

# 科尔伯恩系数矢量 — 雷诺数查找表的每个参考点处的Colburn因子

Details

与参数中指定的值相对应的Colburn因子的向量 科尔本系数的雷诺数矢量 . 块使用该向量创建Colburn因子查找表。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 传热系数模型 意义 表格数据 - 科尔本系数与雷诺数的关系.

默认值	`[0.019, 0.013, 0.002]`
程序使用名称	`colburn_factor_vector`
可计算	是

# 用于计算努塞尔数的雷诺数矢量 — Nusselt数查找表每个参考点的雷诺数

Details

雷诺数的矢量，有必要确定努塞尔特数。块使用该向量创建Nusselt编号查找表。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 传热系数模型 意义 表列数据 - 努塞尔特数与雷诺数和普朗特尔数的关系.

默认值	`[100.0, 150.0, 1000.0]`
程序使用名称	`Re_vector_Nu`
可计算	是

# 用于计算努塞尔数的普朗特数矢量 — Nusselt编号查找表的每个参考点上的Prandtl编号

Details

需要确定Nusselt数的Prandtl数的向量。块使用该向量创建Nusselt编号查找表。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 传热系数模型 意义 表列数据 - 努塞尔特数与雷诺数和普朗特尔数的关系.

默认值	`[1.0, 10.0]`
程序使用名称	`Pr_vector_Nu`
可计算	是

# 努塞尔特数表，Nu(Re,Pr) — Reynolds-Prandtl数查找表每个参考点的Nusselt数

Details

与参数中指定的值相对应的Nusselt数字矩阵 用于计算努塞尔数的雷诺数矢量 和 用于计算努塞尔数的普朗特数矢量 . 块使用该矩阵创建Nusselt编号查找表。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 传热系数模型 意义 表列数据 - 努塞尔特数与雷诺数和普朗特尔数的关系.

默认值	`[3.72 4.21; 3.75 4.44; 4.21 7.15]`
程序使用名称	`Nu_matrix`
可计算	是

# 传热流道长度 — 在冷却剂和壁之间的热传递期间行进的特征长度
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

热载体和壁之间进行热传递的特征长度。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 传热系数模型 意义 表格数据 - 科尔本系数与雷诺数的关系 或 表列数据 - 努塞尔特数与雷诺数和普朗特尔数的关系.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`1.0 m`
程序使用名称	`length_for_heat_transfer`
可计算	是

影响和初始条件

# 热液 1 动态可压缩性 — 热交换器中液体的可压缩性

Details

用于模拟热交换器内部压力变化的选项。如果未选中此选项，则在能量守恒和质量守恒方程中不考虑压力导数。热交换器内部的压力定义为两个端口压力的平均值。

默认值	`true (已开启)`
程序使用名称	`dynamic_compressibility`
可计算	无

Details

模拟开始时导热液体的温度。

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`293.15 K`
程序使用名称	`T_start`
可计算	是

# 热液体初始压力 — 导热液体的初始压力
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

模拟开始时导热液体的压力。

计量单位	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
默认值	`0.101325 MPa`
程序使用名称	`p_start`
可计算	是