热交换器 (G-TL)

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用于气体和导热液体流系统的热交换器

类型: EngeeFluids.HeatExchangers.EffectivenessNTU.GasThermalLiquid

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Heat Exchangers/Thermal Liquid - Gas/Heat Exchanger (G-TL)

说明

热交换器 (G-TL) 单元模拟了导热流体通过薄导热壁进行短期热接触时的辅助冷却和加热。热交换器壁具有热惯性，能够储存热量，这就在能量传递过程中引入了与其热质量成比例的时间延迟。热载体的相态是均匀的：一边是纯气体，另一边是纯液体。在此过程中不存在相变，因此只能进行接触式热交换（无潜热）。

接触式热交换器在技术上非常普遍。在某些喷气发动机中，燃油加热器通过将热空气从压缩机送入燃油管路来防止冰沉淀在燃油管路中并堵塞燃油过滤器。在一些摩托车上，机油冷却器可以防止润滑油过热，其工作原理与此类似，也是在环境温度下将空气送入油管。空气是气流，而燃料或机油是导热流体。

heat exchanger g g 1

传热模型

单位传热模型基于效率-传热单位数（E-NTU）法。在稳定状态下，传热效率只相当于理想值的一小部分，而理想值是在无热阻和进气流温度恒定的情况下实现的：

其中

- 是实际热通量；
- 理想热通量；
- 在实际换热器中观察到的理想热通量中存在损失的部分。这一数值决定了换热器的效率，是换热单元数（或）的函数。

无量纲参数反映了流间热量传递的相对效率，与流储存传递热量的能力相比较：

其中

- 是气流之间的传热系数；
- 是与吸热能力最低的气流相关的气流热容量最小值。

流热容量取决于导热流体的比热容 ( ) 及其通过热交换器的质量流量 ( ) ：

效率还取决于流体的相互排列、流体之间的冲程数以及流体的混合条件。每种流型都有自己的效率表达式。E-NTU 热交换器 中列出了这些表达式。

流型

参数 流程安排 定义了水流的相互方向：直流、逆流、相互交叉（横流），以及 "套管内管道 "设计，即一股水流在管道内，另一股水流在套管外。下图展示了这种流动模式。管道中的水流可以是单程通过套管（右图），也可以是多程通过套管（左图），以提高传热效率。

heat exchanger g g 2

其他流体流动模式可通过表格中的效率数据从通用参数中指定，而不需要详细的换热器规格。这些数据应反映传热流体的流动模式、混合程度以及通过管壳的通道数量。

混合条件

参数 交叉流类型 可以指定混合行为：其中一种流体混合、两种流体混合或两种流体都不混合。混合意味着传热介质在无内部障碍物（导流板、挡板、肋板或管壁）的管道中横向移动。它有利于平衡横截面上的温度梯度。如下右图所示，在非混合流中，温度仅沿流动方向变化，而在混合流中（左图），温度既沿纵向变化，也沿横向变化。

heat exchanger g g 3 cn

混合流与非混合流之间的差异仅在交叉流方案中得到考虑，在交叉流方案中，一种流体的纵向温度变化会引起另一种流体的横向温度梯度。在直流/逆流方案中，只发生冷却剂的纵向温度变化，混合实际上并不影响传热，因此不在考虑之列。

效率曲线

效率最高的是管壳式多通道热交换器（图中_iv.b_-e_为 2、3 和 4 通道）。在单通道热交换器中，逆流式热交换器（_ii）的效率最高，直通式热交换器（i）的效率最低。

横流式热交换器的效率处于中间位置，其效率取决于混合程度。两股水流不混合时效率最高（iii.a），两股水流混合时效率最低（iii.b）。只混合通量热容最低的气流（iii.c）比混合通量热容最高的气流（iii.d）更能降低效率。

heat exchanger g g 4

热阻

总热阻是热传导方向上局部热阻的总和。其中包括：壁面的对流和通过壁面的传导，以及存在沉积物时的污垢层。下式用于计算气体传热方向的总阻力：

其中

和分别是气体和导热液体的对流传热系数；
和 - 分别为气体和导热液体从侧面沉积在壁面上的系数；
和 - 分别为气体和导热液体侧面传热表面的面积；
- 壁的热阻。

heat exchanger g g 5 cn

壁面热阻和结垢系数是单位参数中设定的常数。同时，传热系数是复杂的函数，取决于传热流体的特性、流动几何形状和壁面摩擦。它们是根据雷诺数、努塞尔特数和普朗特尔数之间的经验相关性计算得出的。特定相关系数的选择取决于冷却剂的流动模式和混合条件，块*E-NTU 热交换器* 对其进行了详细说明，块模型就是在此基础上建立的。

壁面热容量

壁不仅是一个热阻，它还具有热容量，能够在其质量内储存热量。热储存会延迟稳态之间的转换，因此一侧的热扰动不会立即影响另一侧。这种延迟一直持续到两侧的热通量平衡为止。这种延迟取决于墙的热容量：

其中

- 是墙壁的比热容；
- 墙壁质量。

比热容与墙壁质量的乘积就是墙壁温度升高一度所需的能量。使用块参数 墙体热质量 , 设置该乘积。选中 墙体热动力学 时将使用该参数。

在低压系统中，热容量通常可以忽略。低压提供的薄壁具有快速的瞬态响应，在传热时间尺度上几乎是瞬时的。而哈伯氨生产中常见的高压系统则不然，其压力可超过 200 个大气压。为了承受高压，壁通常做得更厚，由于其热容量更大，过渡过程也更慢。

取消选中 墙体热动力学 , 可忽略壁的热惯性，并通过减少计算量加快模拟速度。勾选 墙体热动力学 ，在墙体热惯性影响明显的地方考虑墙体热惯性。如有必要，可尝试使用这些设置来确定是否需要考虑墙体热容量。如果模拟结果差异较大，且模拟速度不是重要因素，请勾选 墙体热动力学 。

如果考虑墙壁热容量，则只考虑一半墙壁。一半在气体侧，另一半在导热液体侧。气体侧称为 1 侧，导热液体侧称为 2 侧。这一名称用于传热计算。热容量在这两半之间均匀分布：

能量储存在壁中。在一半墙壁处于稳定状态的简单情况下，从冷却剂中获得的热量等于另一半墙壁散失的热量。热通量通过 E-NTU 方法确定，适用于无热容量的墙壁（见图块*E-NTU 热交换器* ）。热量从热交换器的 1 侧流向 2 侧时，流速为正：

在瞬态状态下，壁面处于蓄热或失热过程中，一半获得的热量不再等于另一半失去的热量。热流量差值随时间变化，与壁面蓄热或失热的速度成正比。对于热交换器的 1 侧：

其中是一半壁面的温度变化率。这个变化率与一半墙壁的热容量的乘积就是这一半墙壁的热量积累率。温度升高时，该速率为正，温度降低时，该速率为负。速度越接近零，墙壁就越接近稳态。对于热交换器的第 2 侧：

区块结构

模块是由较简单的模块组成的复合组件。热交换器一侧的气流是通过块*换热器界面 (G)* 模拟的。热交换器另一侧的导热流体流动使用块*热交换器接口 (TL)* 建模。流体之间通过壁面的热量传递使用图块*E-NTU 热交换器* 进行建模。

heat exchanger g tl engee

端口

非定向

# A1 — 气体入口或出口
气体

Details

热交换器相应一侧的气体入口或出口。

程序使用名称

gas_port_a1

# B1 — 气体入口或出口
气体

Details

热交换器相应一侧的气体入口或出口。

程序使用名称

gas_port_b1

# A2 — 导热液体的输入或输出
导热流体

Details

热交换器相应一侧的导热流体入口或出口。

程序使用名称

thermal_liquid_port_a2

# B2 — 导热液体的输入或输出
导热流体

Details

热交换器相应一侧的导热流体入口或出口。

程序使用名称

thermal_liquid_port_b2

参数

通用

# 流程安排 — 换热器中传热介质的流动图
并流或逆流 | 管壳式 | 横流 | 通用 - 效能表

Details

指定热交换器中流体相互排列的参数：直流、逆流、相互交叉（横向），以及 "管壳式 "设计，即一股流体在管道内通过，另一股流体在管壳外通过。

其他流动模式可在任意效率表中指定，不需要详细的热交换器规格。

值	`Parallel or counter flow` \| `Shell and tube` \| `Cross flow` \| `Generic - effectiveness table`
默认值	`Parallel or counter flow`
程序使用名称	`flow_arrangement_type`
可计算	是

# 墙体热动力学 — 是否考虑到墙体的热惯性

Details

决定是否考虑换热器壁的热质量。启用该选项会导致壁面对温度或热通量变化的响应滞后。如果禁用 墙体热动力学 选项，则假定换热器壁足够薄，其热反应与特征传热时间相比是瞬时的。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`dynamic`
可计算	是

# 墙体热阻 — 由于热传导，墙壁对热流的阻力
K/W

Details

热传导导致的壁面热流阻力。将壁面阻力与对流阻力和结垢阻力相加，就可以确定流体之间的总传热系数。

计量单位	`K/W`
默认值	`0.00016 K/W`
程序使用名称	`R_wall`
可计算	是

# 墙体热质量 — 将墙壁温度提高一度所需的热量
J/K | kJ/K

Details

将墙壁温度升高一度所需的热量。热容量是质量与比热容的乘积，也是吸热能力的衡量标准。具有热容量的墙壁对表面温度或热通量的突然变化具有瞬态反应。热容量越大，这种反应就越慢，达到稳定状态的时间就越长。默认值对应于质量约为 1 千克的不锈钢壁。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 墙体热动力学 。

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`447.0 J/K`
程序使用名称	`wall_thermal_mass`
可计算	是

# 外壳通过次数 — 出口前套管内的流动通道数

Details

管壳式热交换器中穿过壳体的流道数量。

依赖关系

要使用该参数，请将 流程安排 设置为 管壳式.

默认值	`1`
程序使用名称	`shell_count`
可计算	是

# 交叉流类型 — 每个通道的混音类型
两种流体混合 | 两种流体均未混合 | 混合气体 1 和未混合热液体 2 | 未混合气体 1 和混合热液体 2

Details

每个管道中导热液体的混合类型。这里所说的混合是指导热流体沿管道流向出口时的横向移动。流体之间保持分离。非混合流通常出现在带有板、挡板或鳍片的通道中。这一特性会影响热交换器的效率：非混合流效率最高，混合流效率较低。

依赖关系

要使用该参数，请将 流程安排 设置为 管壳式.

值	`Both fluids mixed` \| `Both fluids unmixed` \| `Gas 1 mixed & Thermal Liquid 2 unmixed` \| `Gas 1 unmixed & Thermal Liquid 2 mixed`
默认值	`Both fluids mixed`
程序使用名称	`cross_flow_type`
可计算	是

# 传热单位矢量数，NTU — 换热器效率查询表中每个参考点的换热单元数

Details

换热器效率查询表中每个锚点的换热单元数。表格为二维，独立坐标为换热单元数和热容量系数。程序块对参考点进行内插和外推，以确定换热单元数任意值下的效率。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的值。

指定的数字必须大于零，并且从左到右单调递增。该向量的维数必须与表格 效果表，E(NTU,CR) 的行数一致。如果表格的行数为，列数为，则进位单元数的向量必须是元素的长度。

依赖关系

要使用该参数，请将 流程安排 参数设置为 通用 - 效能表.

默认值	`[0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]`
程序使用名称	`NTU_vector`
可计算	是

# 热容量比向量 CR — 换热器效率表中各参考点的热容量系数

Details

换热器效率表中各参考点对应的热容量系数值。表格为二维，独立坐标为换热单元数和热容量系数。程序块对参考点进行内插和外推，以确定任何热容系数值下的效率。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的值。

系数必须是正值，并且从左到右严格递增。矢量的维数应与表格 效果表，E(NTU,CR) 中的列数一致。如果表格的行数为，列数为，则热容量系数矢量的长度应为元素的长度。

热容系数是通量热容的最小值和最大值之比。

依赖关系

要使用该参数，请将 流程安排 设置为 通用 - 效能表.

默认值	`[0.0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0]`
程序使用名称	`C_ratio_vector`
可计算	是

# 效果表，E(NTU,CR) — 按传热单元数和热容量系数计算的搜索表中每个参考点的换热器效率

Details

二维表格参考点的换热器效率值由坐标指定：换热单元数和热容量系数。程序块对表格值进行内插和外推，以确定这些参数任意组合时的效率。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的值。

效率值必须为非负。它们应按照传热单元数递增的顺序排列（从上到下），按照热容系数递增的顺序排列（从左到右）。行数应与矢量 传热单位矢量数，NTU 的维数一致，列数应与矢量 热容量比向量 CR 的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 流程安排 设置为 通用 - 效能表.

默认值	`[0.3 0.3 0.3 0.3 0.3; 0.6 0.55 0.5 0.47 0.43; 0.85 0.76 0.68 0.61 0.55; 0.94 0.83 0.72 0.65 0.58; 0.98 0.86 0.75 0.66 0.58; 0.99 0.86 0.75 0.66 0.58]`
程序使用名称	`effectiveness_matrix`
可计算	是

气体 1

# 最小自由流动面积 — 航道最窄处的横截面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

导热液体在入口和出口之间流经的通道的最小横截面积。如果是通道、管子、槽或凹槽的集合，则参数值定义为最小流动面积处最小面积的总和。该参数反映了流体流速最大的横截面。例如，如果流体垂直于一排管子流动，则该参数的值为具有最小间隙面积的横截面上管子之间的间隙之和。

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_1`
可计算	是

# 压力损失液压直径 — 航道最窄处的水力直径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

渠道截面面积最小处的有效内径。对于非圆形渠道，水力直径是面积等于现有渠道面积的圆的等效直径。其值等于渠道最小横截面积与其总周长四分之一的比值。

如果通道是由一组通道、管道、槽或凹槽组成，则总周长等于所有元素的周长之和。如果通道是圆形管道，则其水力直径等于实际直径。

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_1`
可计算	是

# 气体体积 — 气体通道中的冷却剂总量
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

气体通道中的传热介质总体积。

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_gas_1`
可计算	是

# 层流雷诺数上限 — 层流和紊流过渡带的下边界

Details

层流与湍流过渡带下边界对应的雷诺数值。超过此值，惯性力开始占主导地位，导致层流向湍流过渡。默认值对应于内表面光滑的圆管。

默认值	`2000.0`
程序使用名称	`Re_laminar_1`
可计算	是

# 湍流雷诺数下限 — 层流和紊流过渡带的上边界

Details

层流与湍流过渡带上边界对应的雷诺数值。低于该值时，粘性力开始占主导地位，导致从紊流向层流过渡。默认值对应于内表面光滑的圆形管道。

默认值	`4000.0`
程序使用名称	`Re_turbulent_1`
可计算	是

# 压力损失模型 — 计算粘性摩擦造成的压力损失的数学模型
压力损失系数 | 管内流动的相关性 | 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

通过该参数可以选择一种计算粘性摩擦压力损失的模型。该参数定义了计算损耗时使用的表达式以及必须设置为输入的模块参数。根据所选参数化的计算细节将在程序块*换热器界面 (G)* 和*热交换器接口 (TL)* 中给出。

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_1`
可计算	是

# 压力损失系数 — 考虑了端口间水力损失的总系数

Details

总损失系数考虑了渠道中的所有水力阻力，包括壁面摩擦损失（主要损失）以及弯道、弯头和其他几何形状变化造成的局部阻力（次要损失）。

损失系数是一个经验性的无量纲量，广泛用于描述粘性摩擦造成的压力损失。它可以通过实验数据计算得出，在某些情况下也可以从技术文件中获得。

依赖关系

要使用该参数，请将 压力损失模型 设置为 压力损失系数.

默认值	`0.1`
程序使用名称	`pressure_loss_coefficient_1`
可计算	是

# 传热系数模型 — 冷却剂与壁面之间热量传递的数学模型
恒定传热系数 | 管内流量相关性 | 表格数据 - 科尔本系数与雷诺数的关系 | 表列数据 - 努塞尔数与雷诺数和普朗特尔数的关系

Details

传热介质与壁面之间的传热数学模型。模型的选择决定了在传热计算中应用哪些表达式和指定哪些参数。

更多详细信息，请参见程序块*E-NTU 热交换器* 。

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_1`
可计算	是

# 传热表面积 — 传热介质与墙壁之间用于传热的有效表面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

用于传热介质与壁面之间传热的有效表面积。有效表面积是一次表面积和二次表面积、壁面接触流体的面积以及翅片面积（如果使用）的总和。翅片表面积通常根据翅片效率系数计算得出。

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_1`
可计算	是

# 气壁传热系数 — 气体与墙壁之间的对流传热系数
W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Details

气体与壁面之间对流的传热系数。沉积物造成的阻力在参数 污垢系数 中单独计算。

依赖关系

要使用该参数，请将 传热系数模型 设置为 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_1`
可计算	是

# 污垢系数 — 沉积物造成的热阻
K*m^2/W | deltadegR*ft^2*hr/Btu_IT

Details

外露墙面上长期形成的沉积物会产生热阻。沉积物会在传热介质和墙壁之间形成一个新的固体层，热量必须通过该固体层，因此会给传热路径增加额外的热阻。沉积物生长缓慢，因此在模拟过程中假定沉积物造成的阻力保持不变。

计量单位	`Km^2/W` \| `deltadegRft^2*hr/Btu_IT`
默认值	`0.0001 K*m^2/W`
程序使用名称	`fouling_factor1`
可计算	是

# 流量反转的阈值质量流量 — 气体阈值质量流量
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

质量流量，低于此值时将进行数值平滑处理。这是为了避免气流停滞时出现不连续性。

计量单位	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
默认值	`0.0001 kg/s`
程序使用名称	`mdot_threshold_1`
可计算	是

# 最小气壁传热系数 — 气体传热系数下限
W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Details

气体与墙壁之间传热系数的下限。如果计算得出的传热系数较低，则用 最小气壁传热系数 代替计算值。

计量单位	`W/(m^2K)` \| `Btu_IT/(hrft^2*deltadegR)`
默认值	`5.0 W/(m^2*K)`
程序使用名称	`alpha1_min`
可计算	是

# 传热流道长度 — 气体和壁面之间热传递过程中的特征长度
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

气体与壁面之间传热时的特征长度。在计算水力直径时要考虑到这一长度，表中的传热参数表中的传热系数和雷诺数都取决于水力直径。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 传热系数模型 设置为表格数据 - Colburn 因子与雷诺数的关系`或 `表列数据 - 努塞尔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_1`
可计算	是

# 层流传热的努塞尔特数 — 层流时的努塞尔数恒定值

Details

层流的努塞尔特数恒定值。计算传热介质与壁面之间的传热系数时需要用到努塞尔特数。默认值与圆柱形管道相对应。

依赖关系

要使用该参数，请将 传热系数模型 参数设置为 管内流量相关性.

默认值	`3.66`
程序使用名称	`Nu_laminar_1`
可计算	是

# 科尔本因子的雷诺数矢量 — 科尔伯恩系数查询表中各参考点的雷诺数

Details

科尔伯恩系数查询表各参考点的雷诺数。程序块对表格值进行内推和外推法，以确定任意雷诺数下的科尔伯恩系数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的数值。

雷诺数的值必须大于零，并且从左到右单调递增。它们可以涵盖层流、瞬态和湍流状态。该矢量的维数应与用于计算表列参考点的矢量 Colburn 因子矢量 的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将 传热系数模型 参数设置为 表格数据 - Colburn 因子与雷诺数的关系.

默认值	`[100.0, 150.0, 1000.0]`
程序使用名称	`Re_vector_colburn_1`
可计算	是

# Colburn 因子矢量 — 雷诺数查找表中每个参考点的 Colburn 因子

Details

雷诺数查找表中每个参考点的科尔本系数。程序块对表中数值进行内插和外推，以确定任意科尔伯恩系数下的雷诺数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的数值。

科尔伯恩因子值不得为负，且必须按照相应雷诺数的升序从左至右排列。该矢量的维数应与用于计算制表参考点的矢量 科尔本因子的雷诺数矢量 的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将 传热系数模型 设置为 表格数据 - Colburn 因子与雷诺数的关系.

默认值	`[0.019, 0.013, 0.002]`
程序使用名称	`colburn_factor_vector_1`
可计算	是

# 努塞尔特数的雷诺数矢量 — 努塞尔特数查询表中每个参考点的雷诺数

Details

努塞尔特数查询表中每个锚点的雷诺数。该表有两个参数，其中雷诺数和普朗特尔数被用作独立坐标。程序块对表中数值进行内推和外推法，以确定任意雷诺数下的努塞尔特数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的数值。

雷诺数的值必须大于零，并且从左到右单调递增。它们可以涵盖层流、瞬态和湍流状态。该矢量的维数应与表格 努塞尔特数表，Nu(Re,Pr) 的行数一致。如果表格有行和列，则雷诺数矢量的长度必须为元素。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 传热系数模型 设置为 表列数据 - 努塞尔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_1`
可计算	是

# 用于计算努塞尔数的普朗特数矢量 — 努塞尔数查询表中各参考点的普朗特尔数

Details

努塞尔特数查询表中每个基准点的普朗特尔数。该表为双参数表，其中雷诺数和普朗特数被用作独立坐标。程序块对表格值进行内推和外推法，以确定任意普朗特数下的努塞尔特数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的数值。

普朗特数的值必须大于零，并且从左到右单调递增。它们可以涵盖层流、瞬态和湍流状态。该矢量的维度应与表格 努塞尔特数表，Nu(Re,Pr) 中的列数一致。如果表格的行数为，列数为，则普朗特数矢量的长度必须为元素。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 传热系数模型 设置为 表列数据 - 努塞尔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_1`
可计算	是

# 努塞尔特数表，Nu(Re,Pr) — 雷诺-普朗德尔数搜索表中各参考点的努塞尔特数

Details

雷诺-普朗特数搜索表中各参考点的努塞特数。该模块对表中数值进行内插和外推，以确定任意一对雷诺-普朗特数下的努塞尔特数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的数值。通过确定努塞尔特数，表格提供了计算数据，据此可确定流体与壁面之间的传热系数。

努塞尔特数必须大于零。每个数值应从上至下按雷诺数递增的顺序排列，从左到右按普朗特数递增的顺序排列。行数应等于矢量 努塞尔特数的雷诺数矢量 的维数，列数应等于矢量 用于计算努塞尔数的普朗特数矢量 的维数。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 传热系数模型 设置为 表列数据 - 努塞尔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_1`
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

流体在端口之间的总行程。在多通道管壳式热交换器中，总距离是通过管壳的所有通道的总和。在管束、波纹板和其他管道中，水流被分成多个平行的分支，总距离就是每个分支的流经距离。流道越长，由于与管壁的粘性摩擦而造成的基本压力损失就越大。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 `管内流量相关性`或 "制表数据 - 达西摩擦因数与雷诺数"。雷诺数"。

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_1`
可计算	是

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

Details

以长度表示的总局部压力损失。直管长度造成的等效损失等于分支、三通和连接处现有局部阻力的总和。等效长度越长，由于局部阻力造成的压力损失就越大。

依赖关系

要使用该参数，请将 压力损失模型 设置为 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_1`
可计算	是

# 内表面绝对粗糙度 — 造成粘性摩擦损失的壁面粗糙度的平均高度
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

造成粘性摩擦损失的壁面粗糙度的平均高度。平均高度越大，壁面越粗糙，粘性摩擦造成的压力损失也越大。表面粗糙度值用于根据哈兰德关系推导出达西摩擦系数。

依赖关系

要使用该参数，请将 压力损失模型 设置为 管内流量相关性.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`1.5e-5 m`
程序使用名称	`roughness_1`
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的压力损失修正

Details

层流压力损失修正。该参数称为形状系数，可用于获得层流压力损失计算的达西摩擦系数。默认值适用于圆柱形管道。

非圆形横截面的一些附加形状系数可以通过纳维-斯托克斯方程的解析解确定。横截面为正方形的管道的形状系数为 "56"，横截面为长宽比为 2:1 的矩形管道的形状系数为 "62"，同轴管道的形状系数为 "96"。平行板之间的薄管道的形状系数也是`96`。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 管内流量相关性.

默认值	`64.0`
程序使用名称	`shape_factor_1`
可计算	是

# 达西摩擦因数的雷诺数矢量 — 达西摩擦系数查询表中每个参考点的雷诺数

Details

达西摩擦系数查询表中每个参考点的雷诺数。程序块对表格值进行内插和外推，以确定任意雷诺数下的达西摩擦系数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的值。

雷诺数的值必须大于零，并且从左到右单调递增。它们可以涵盖层流、瞬态和湍流状态。该矢量的维数应与用于计算表列参考点的矢量 达西摩擦因数矢量 的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 "制表数据 - 达西摩擦因数与雷诺数"。雷诺数"。

默认值	`[400.0, 1000.0, 1500.0, 3000.0, 4000.0, 6000.0, 10000.0, 20000.0, 40000.0, 60000.0, 100000.0, 1.0e8]`
程序使用名称	`Re_friction_vector_1`
可计算	是

# 达西摩擦因数矢量 — 雷诺数查找表中各参考点的达西摩擦系数

Details

雷诺数查询表中各参考点的达西摩擦系数。程序块对表格值进行内插和外推，以确定任意雷诺数下的达西摩擦系数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的值。

达西摩擦系数的值不得为负，并应按相应雷诺数的升序从左至右排列。该矢量的维数应与用于计算表列参考点的矢量 达西摩擦因数的雷诺数矢量 的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 "制表数据 - 达西摩擦因数 vs. 雷诺数"。雷诺数"。

默认值	`[0.264, 0.112, 0.071, 0.0417, 0.0387, 0.0268, 0.025, 0.0232, 0.0226, 0.022, 0.0214, 0.0214]`
程序使用名称	`friction_factor_vector_1`
可计算	是

# 欧拉数的雷诺数向量 — 欧拉数查询表中每个参考点的雷诺数

Details

欧拉数查询表中每个参考点的雷诺数。程序块对表中数值进行内推和外推法，以确定任意雷诺数下的欧拉数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的数值。

雷诺数的值必须大于零，并且从左到右单调递增。它们可以涵盖层流、瞬态和湍流状态。该矢量的维数应与用于计算表列参考点的矢量 欧拉数向量 的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 "制表数据 - 欧拉数 vs. 雷诺数"。雷诺数"。

默认值	`[50.0, 500.0, 1000.0, 2000.0]`
程序使用名称	`Re_vector_Eu_1`
可计算	是

# 欧拉数向量 — 雷诺数查找表中每个参考点的欧拉数

Details

雷诺数查询表中每个参考点的欧拉数。程序块对表中数值进行内插和外推，以确定任意欧拉数下的雷诺数。内插使用线性函数，外推使用最接近的值。

达西摩擦系数的值不得为负，并应按相应雷诺数的升序从左至右排列。该矢量的维数应与用于计算表列参考点的矢量 欧拉数的雷诺数向量 的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 "制表数据 - 欧拉数 vs. 雷诺数"。雷诺数"。

默认值	`[4.4505, 0.6864, 0.4791, 0.3755]`
程序使用名称	`Eu_vector_1`
可计算	是

热液体 2

# 最小自由流动区域 — 航道最窄处的横截面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

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_2`
可计算	是

# 压力损失液压直径 — 航道最窄处的水力直径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

如果通道是由一组通道、管道、槽或凹槽组成，则总周长等于所有元素的周长之和。如果通道是圆形管道，则其水力直径等于实际直径。

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_2`
可计算	是

# 液体体积 — 导热液体通道中冷却剂的总体积
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

导热流体通道中的导热流体总体积。

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_2`
可计算	是

# 层流雷诺数上限 — 层流和紊流过渡带的下边界

Details

层流与湍流过渡带下边界对应的雷诺数值。超过此值，惯性力开始占主导地位，导致层流向湍流过渡。默认值对应于内表面光滑的圆管。

默认值	`2000.0`
程序使用名称	`Re_laminar_2`
可计算	是

# 湍流雷诺数下限 — 层流和紊流过渡带的上边界

Details

层流与湍流过渡带上边界对应的雷诺数值。低于该值时，粘性力开始占主导地位，导致从紊流向层流过渡。默认值对应于内表面光滑的圆形管道。

默认值	`4000.0`
程序使用名称	`Re_turbulent_2`
可计算	是

# 压力损失模型 — 计算粘性摩擦造成的压力损失的数学模型
压力损失系数 | 管内流动的相关性 | 表列数据 - 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

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_2`
可计算	是

# 压力损失系数 — 考虑了端口间水力损失的总系数

Details

总损失系数考虑了渠道中的所有水力阻力，包括壁面摩擦损失（主要损失）以及弯道、弯头和其他几何形状变化造成的局部阻力（次要损失）。

损失系数是一个经验性的无量纲量，广泛用于描述粘性摩擦造成的压力损失。它可以通过实验数据计算得出，在某些情况下，也可以从技术文件中获取。

依赖关系

要使用该参数，请将 压力损失模型 参数设置为 压力损失系数.

默认值	`0.1`
程序使用名称	`pressure_loss_coefficient_2`
可计算	是

# 传热系数模型 — 冷却剂与壁面之间热量传递的数学模型
恒定传热系数 | 管内流动相关性 | 表格数据 - Colburn 因子与雷诺数的关系 | 表列数据 - 努塞尔特数与雷诺数和普朗特尔数的关系

Details

传热介质与壁面之间的传热数学模型。模型的选择决定了在传热计算中应用哪些表达式和指定哪些参数。

更多详细信息，请参见程序块*E-NTU 热交换器* 。

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_2`
可计算	是

# 传热表面积 — 传热介质与墙壁之间用于传热的有效表面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

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_2`
可计算	是

# 液壁传热系数 — 导热液体与墙壁之间的对流传热系数
W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Details

气体与壁面之间对流的传热系数。沉积物造成的阻力在参数 污垢系数 中单独计算。

依赖关系

要使用该参数，请将 传热系数模型 设置为 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_2`
可计算	是

# 污垢系数 — 沉积物造成的热阻
K*m^2/W | deltadegR*ft^2*hr/Btu_IT

Details

计量单位	`Km^2/W` \| `deltadegRft^2*hr/Btu_IT`
默认值	`0.0001 K*m^2/W`
程序使用名称	`fouling_factor2`
可计算	是

# 最小液壁传热系数 — 导热流体传热系数下限
W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Details

导热流体与墙壁之间传热系数的下限。如果计算得出的传热系数较低，则用 最小液壁传热系数 代替计算值。

计量单位	`W/(m^2K)` \| `Btu_IT/(hrft^2*deltadegR)`
默认值	`5.0 W/(m^2*K)`
程序使用名称	`alpha2_min`
可计算	是

# 传热流道长度 — 导热流体与壁面之间传热时的特征长度
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

导热流体与壁面之间传热时的特征长度。在计算水力直径时会考虑到这一长度，而传热参数表中的传热系数和雷诺数都取决于水力直径。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 传热系数模型 设置为表格数据 - Colburn 因子与雷诺数的关系`或 `表列数据 - 努塞尔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_2`
可计算	是

# 层流传热的努塞尔特数 — 层流时的努塞尔数恒定值

Details

层流的努塞尔特数恒定值。计算传热介质与壁面之间的传热系数时需要用到努塞尔特数。默认值与圆柱形管道相对应。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 传热系数模型 设置为。 管内流量相关性.

默认值	`3.66`
程序使用名称	`Nu_laminar_2`
可计算	是

# 科尔本系数的雷诺数矢量 — 科尔伯恩系数查询表中各参考点的雷诺数

Details

科尔伯恩系数查询表各参考点的雷诺数。程序块对表格值进行内插法和外推法，以确定任意雷诺数下的科尔伯恩系数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的数值。

依赖关系

要使用该参数，请将 传热系数模型 参数设置为 表格数据 - Colburn 因子与雷诺数的关系.

默认值	`[100.0, 150.0, 1000.0]`
程序使用名称	`Re_vector_colburn_2`
可计算	是

# 柯尔本系数矢量 — 雷诺数查找表中每个参考点的 Colburn 因子

Details

依赖关系

要使用该参数，请将 传热系数模型 设置为 表格数据 - Colburn 因子与雷诺数的关系.

默认值	`[0.019, 0.013, 0.002]`
程序使用名称	`colburn_factor_vector_2`
可计算	是

# 努塞尔特数的雷诺数矢量 — 努塞尔特数查询表中每个参考点的雷诺数

Details

依赖关系

要使用该参数，请将参数 传热系数模型 设置为 表列数据 - 努塞尔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_2`
可计算	是

# 用于计算努塞尔数的普朗特数矢量 — 努塞尔数查询表中各参考点的普朗特尔数

Details

依赖关系

要使用该参数，请将参数 传热系数模型 设置为 表列数据 - 努塞尔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_2`
可计算	是

# 努塞尔特数表，Nu(Re,Pr) — 雷诺-普朗德尔数搜索表中各参考点的努塞尔特数

Details

依赖关系

要使用该参数，请将参数 传热系数模型 设置为 表列数据 - 努塞尔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_2`
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

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 `管内流量相关性`或 "制表数据 - 达西摩擦因数与雷诺数"。雷诺数"。

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_2`
可计算	是

# 局部电阻的总等效长度 — 以长度表示的总局部压力损失
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

依赖关系

要使用该参数，请将 压力损失模型 设置为 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_2`
可计算	是

# 内表面绝对粗糙度 — 造成粘性摩擦损失的壁面粗糙度的平均高度
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

依赖关系

要使用该参数，请将 压力损失模型 设置为 管内流量相关性.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`1.5e-5 m`
程序使用名称	`roughness_2`
可计算	是

# 达西摩擦因数的层流摩擦常数 — 层流条件下流动截面的压力损失修正

Details

层流压力损失修正。该参数称为形状系数，可用于获得层流压力损失计算的达西摩擦系数。默认值适用于圆柱形管道。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 管内流量相关性.

默认值	`64.0`
程序使用名称	`shape_factor_2`
可计算	是

# 达西摩擦因数的雷诺数矢量 — 达西摩擦系数查询表中每个参考点的雷诺数

Details

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 "制表数据 - 达西摩擦因数与雷诺数"。雷诺数"。

默认值	`[400.0, 1000.0, 1500.0, 3000.0, 4000.0, 6000.0, 10000.0, 20000.0, 40000.0, 60000.0, 100000.0, 1.0e8]`
程序使用名称	`Re_friction_vector_2`
可计算	是

# 达西摩擦因数矢量 — 雷诺数查找表中每个参考点的达西摩擦系数

Details

雷诺数查询表中每个参考点的达西摩擦系数。程序块对表格值进行内插和外推，以确定任意雷诺数下的达西摩擦系数。内插法使用线性函数，外推法使用最接近的值。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 "制表数据 - 达西摩擦因数 vs. 雷诺数"。雷诺数"。

默认值	`[0.264, 0.112, 0.071, 0.0417, 0.0387, 0.0268, 0.025, 0.0232, 0.0226, 0.022, 0.0214, 0.0214]`
程序使用名称	`friction_factor_vector_2`
可计算	是

# 欧拉数的雷诺数矢量 — 欧拉数查询表中每个参考点的雷诺数

Details

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 "制表数据 - 欧拉数 vs. 雷诺数"。雷诺数"。

默认值	`[50.0, 500.0, 1000.0, 2000.0]`
程序使用名称	`Re_vector_Eu_2`
可计算	是

# 欧拉数向量 — 雷诺数查找表中每个参考点的欧拉数

Details

雷诺数查询表中每个参考点的欧拉数。程序块对表中数值进行内插和外推，以确定任意欧拉数下的雷诺数。内插使用线性函数，外推使用最接近的值。

达西摩擦系数的值不得为负，且必须按照相应雷诺数的升序从左至右排列。该矢量的维数应与用于计算表列参考点的矢量 欧拉数的雷诺数向量 的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 压力损失模型 设置为 "制表数据 - 欧拉数 vs. 雷诺数"。雷诺数"。

默认值	`[4.4505, 0.6864, 0.4791, 0.3755]`
程序使用名称	`Eu_vector_2`
可计算	是

影响和初始条件

Details

模拟开始时通道内的气体温度。

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_1`
可计算	是

# 气体 1 初始压力 — 模拟开始时通道内的气体压力
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

模拟开始时通道内的气体压力。

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_1`
可计算	是

# 热液体 2 动态可压缩性 — 换热器中导热流体的可压缩性

Details

用于模拟换热器内部压力变化的选项。如果未选中该复选框，能量和质量守恒方程中将不考虑压力导数。热交换器内部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_2`
可计算	是

Details

模拟开始时通道内导热流体的温度。

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_2`
可计算	是

# 热液体 2 初始压力 — 模拟开始时通道内导热流体的压力
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

模拟开始时通道内导热流体的压力。

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_2`
可计算	是