Документация Engee

Heat Exchanger (G-TL)

Теплообменник для систем с потоками газа и теплопроводной жидкости

Тип: EngeeFluids.HeatExchangers.EffectivenessNTU.GasThermalLiquid

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Heat Exchanger (G-TL) моделирует дополнительное охлаждение и нагрев теплоносителей, находящихся в кратковременном тепловом контакте через тонкую проводящую стенку. Стенка теплообменника обладает тепловой инерцией, способной накапливать тепло, что вносит временную задержку в передачу энергии, пропорциональную ее тепловой массе. Теплоносители однородны по фазовому состоянию: с одной стороны — чистый газ, с другой — чистая жидкость. Фазовый переход в процессе исключен, что определяет исключительно контактный теплообмен (без скрытой теплоты).

Теплообменники с контактным теплообменом широко распространены в технике. Нагреватели топлива, которые в некоторых реактивных двигателях не дают льду оседать в топливопроводах и засорять топливные сетчатые фильтры, работают за счет подачи в топливопроводы горячего воздуха, выходящего из компрессора. Масляные радиаторы, которые в некоторых мотоциклах предохраняют смазочное масло от перегрева, работают аналогичным образом, нагнетая в масляные магистрали воздух при температуре окружающей среды. Воздух — это газовый поток, а топливо или масло — поток теплопроводной жидкости.

heat exchanger g g 1

Модель теплопередачи

Модель теплопередачи блока основана на методе "эффективность-число единиц переноса теплоты" (E-NTU). В установившемся режиме теплообмен осуществляется с эффективностью, равной лишь доли идеального значения, которое достижимо при отсутствии теплового сопротивления и постоянстве температур на входе потоков:

где

  • — фактический тепловой поток;

  • — идеальный тепловой поток;

  • ε — доля идеального теплового потока, фактически наблюдаемая в реальном теплообменнике, в котором есть потери. Эта величина определяет эффективность теплообменника и является функцией числа единиц переноса, или .

Безразмерный параметр отражает относительную эффективность межпоточного теплообмена по сравнению со способностью потоков аккумулировать передаваемое тепло:

где

  • — коэффициент теплопроводности между потоками;

  • — минимальное значение потоковой теплоемкости, относящееся к потоку, с наименьшей способностью поглощать тепло.

Потоковая теплоемкость зависит от удельной теплоемкости теплоносителя ( ) и от его массового расхода через теплообменник ( ):

Эффективность также зависит от взаимного расположения потоков, количества ходов между ними и условий смешивания потоков. Для каждой схемы движения теплоносителей используется собственное выражения эффективности. Перечень таких выражений приведен в блоке E-NTU Heat Transfer.

Схема движения теплоносителей

Параметр Flow arrangement определяет взаимное направление потоков: прямоточное, противоточное, поперек друг другу (поперечное), а также конструкцию "труба в кожухе", в которой один поток проходит внутри труб, а другой — снаружи, в кожухе. Рисунок ниже иллюстрирует такую схему потоков. Поток в трубах может совершать как один ход через кожух (рис. справа), так и несколько ходов (рис. слева) для большей эффективности теплообмена.

heat exchanger g g 2

Альтернативные схемы движения теплоносителей могут быть заданы по общей параметризации табличными данными об эффективности, что не требует детальной спецификации теплообменника. Такие данные должны отражать схему движения теплоносителей, степень их смешивания и количество ходов через кожух или трубу.

Условия смешивания

Параметр Cross flow type позволяет задать характер смешивания: перемешан один из потоков, оба или ни один. Смешивание подразумевает поперечное движение теплоносителя в каналах, лишенных внутренних барьеров (направляющих, перегородок, ребер или стенок). Оно способствует выравниванию температурных градиентов в поперечном сечении. В несмешанных потоках, как показано на рисунке ниже справа, температура изменяется лишь вдоль направления потока, в смешанных (рис. слева) — как в продольном, так и в поперечном направлении.

heat exchanger g g 3 ru

Различие между смешанными и несмешанными потоками учитываются только в схемах движения теплоносителей с поперечными потоками, где продольное изменение температуры одного теплоносителя индуцирует поперечные градиенты температуры в другом. В схемах прямоточным/противоточным движением теплоносителей происходит только продольное изменения температур теплоносителей и смешивание практически не влияет на теплопередачу, потому не учитывается.

Кривые эффективности

Наиболее эффективными являются кожухотрубные многоходовые теплообменники (iv.b-e на рисунке для 2, 3 и 4 проходов). Среди теплообменников с одним ходом наиболее эффективны противоточные теплообменники (ii), а наименее эффективны прямоточные теплообменники (i).

Теплообменники с поперечным потоком занимают промежуточное положение по эффективности и их эффективность зависит от степени смешивания. Наивысшая достигается при отсутствии смешивания в обоих потоках (iii.a), наименьшая — при смешивании обоих (iii.b). Смешивание только потока с наименьшей потоковой теплоемкостью (iii.c) снижает эффективность в большей степени, чем смешивание потока с наибольшим значением потоковой теплоемкости (iii.d).

heat exchanger g g 4

Термическое сопротивление

Общее термическое сопротивление, , представляет собой сумму местных сопротивлений по направлению теплопередачи. Они включают: конвекцию на поверхности стенки и теплопроводность через стенку и загрязненные слои при наличии отложений. Формула ниже используется для расчета общего сопротивления в направлении от газа к теплопроводной жидкости:

где

  • и — коэффициенты конвективного теплообмена для газа и теплопроводной жидкости соответственно;

  • и — коэффициент отложений на стенке со стороны для газа и теплопроводной жидкости соответственно;

  • и — площади поверхностей теплопередачи со стороны для газа и теплопроводной жидкости соответственно;

  • — термическое сопротивление стенки.

heat exchanger g g 5 ru

Термическое сопротивление стенки и коэффициенты отложений — это константы, задаваемые в параметрах блока. В то же время, коэффициенты теплопередачи представляют собой сложные функции, зависящие от свойств теплоносителя, геометрии потока и трения о стенки. Они рассчитываются на основе эмпирических корреляций между числами Рейнольдса, Нуссельта и Прандтля. Выбор конкретной корреляции зависит от схемы движения теплоносителей и условий смешивания, и подробно описан в блоке E-NTU Heat Transfer, на котором основана модель блока.

Теплоемкость стенки

Стенка представляет собой не только термическое сопротивление, она также обладает теплоемкостью и способна аккумулировать тепло в пределах своей массы. Накопление тепла замедляет переход между установившимися режимами, так что тепловое возмущение с одной стороны не сразу сказывается на другой. Задержка сохраняется до тех пор, пока тепловые потоки с обеих сторон не будут сбалансированы. Эта задержка зависит от теплоемкости стенки:

где

  • — удельная теплоемкость стенки;

  • — масса стенки.

Произведение удельной теплоемкости и массы стенки дает энергию, необходимую для повышения температуры стенки на один градус. Используйте параметр блока Wall thermal mass, чтобы задать это произведение. Параметр используется, когда установлен флажок Wall thermal dynamics.

В системах низкого давления теплоемкостью часто можно пренебречь. Низкое давление обеспечивает тонкой стенке настолько быструю переходную реакцию, что на временной шкале теплопередачи она практически мгновенна. То же самое нельзя сказать о системах высокого давления, распространенных при производстве аммиака по методу Хабера, где давление может превышать 200 атмосфер. Чтобы выдержать высокое давление, стенки часто делают толще, а поскольку их теплоемкость больше, то и переходный процесс происходит медленнее.

Снимите флажок Wall thermal dynamics, чтобы игнорировать тепловую инерцию стенки, и ускорить скорость симуляции, за счет сокращения вычислений. Установите флажок Wall thermal dynamics, чтобы учесть тепловую инерцию стенки там, где она оказывает заметное влияние. При необходимости поэкспериментируйте с настройками, чтобы определить, нужно ли учитывать теплоемкость стенки. Если результаты симуляции отличаются в значительной степени, и если скорость симуляции не является существенным фактором, то установите флажок Wall thermal dynamics.

Если учитывается теплоемкость стенки, то рассматривается только ее половина. Одна половина располагается на стороне газа, а другая — на стороне теплопроводной жидкости. Газовая сторона обозначается как сторона 1, а сторона с теплопроводной жидкостью — как сторона 2. Это обозначение используется в расчетах теплопередачи. Теплоемкость равномерно распределяется между этими половинами:

Энергия сохраняется в стенке. В простом случае, когда половина стенки находится в устойчивом состоянии, тепло, полученное от теплоносителя, равно теплу, потерянному второй половиной стенки. Тепловой поток определяется методом E-NTU для стенки без теплоемкости (см. блок E-NTU Heat Transfer). Расход положителен для тепловых потоков, направленных от стороны 1 теплообменника к стороне 2:

В переходном состоянии стенка находится в процессе накопления или потери тепла, и тепло, полученное одной половиной, уже не равно теплу, потерянному второй половиной. Разница в расходах тепла изменяется со временем пропорционально скорости, с которой стенка накапливает или теряет тепло. Для стороны 1 теплообменника:

где — скорость изменения температуры в половине стенки. Произведение этой скорости на теплоемкость половины стенки дает скорость накопления тепла в ней. Эта скорость положительна, когда температура повышается, и отрицательна, когда она понижается. Чем ближе скорость к нулю, тем ближе стенка к устойчивому состоянию. Для стороны 2 теплообменника:

Структура блока

Блок представляет собой составной компонент, построенный из более простых блоков. Поток газа с одной стороны теплообменника моделируется с помощью блока Heat Exchanger Interface (G). Поток теплопроводной жидкости с другой стороны теплообменника моделируется с помощью блока Heat Exchanger Interface (TL). Теплообмен через стенку между потоками моделируется с использованием блока E-NTU Heat Transfer.

heat exchanger g tl engee

Порты

Ненаправленные

# A1 — вход или выход газа
газ

Details

Порт входа или выхода для газа на соответствующей ему стороне теплообменника.

Имя для программного использования

gas_port_a1

# B1 — вход или выход газа
газ

Details

Порт входа или выхода для газа на соответствующей ему стороне теплообменника.

Имя для программного использования

gas_port_b1

# A2 — вход или выход теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт входа или выхода для теплопроводной жидкости на соответствующей ей стороне теплообменника.

Имя для программного использования

thermal_liquid_port_a2

# B2 — вход или выход теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт входа или выхода для теплопроводной жидкости на соответствующей ей стороне теплообменника.

Имя для программного использования

thermal_liquid_port_b2

Параметры

Common

# Flow arrangement — схема движения теплоносителей в теплообменнике
Parallel or counter flow | Shell and tube | Cross flow | Generic - effectiveness table

Details

Параметр, задающий взаимное расположение потоков в теплообменнике: прямоточное, противоточное, поперек друг другу (поперечное), а также конструкция "труба в кожухе", в которой один поток проходит внутри труб, а другой — снаружи, в кожухе.

Альтернативные схемы движения теплоносителей могут быть заданы в произвольной таблице эффективности, что не требует детальной спецификации теплообменника.

Значения

Parallel or counter flow | Shell and tube | Cross flow | Generic - effectiveness table

Значение по умолчанию

Parallel or counter flow

Имя для программного использования

flow_arrangement_type

Вычисляемый

Нет

# Wall thermal dynamics — учитывать ли тепловую инерцию стенки

Details

Определяет, следует ли учитывать тепловую массу стенки теплообменника. Включение этой опции приводит к появлению запаздывания в отклике стенки на изменения температуры или теплового потока. Если опция Wall thermal dynamics отключена, предполагается, что стенка достаточно тонкая, чтобы ее тепловой отклик был мгновенным по сравнению с характерным временем теплопередачи.

Значение по умолчанию

false (выключено)

Имя для программного использования

dynamic

Вычисляемый

Нет

# Wall thermal resistance — сопротивление стенки тепловому потоку за счет теплопроводности
K/W

Details

Сопротивление стенки тепловому потоку за счет теплопроводности. Сопротивление стенки складывается с конвективным сопротивлением и сопротивлением отложений, чтобы определить общий коэффициент теплопередачи между потоками.

Единицы измерения

K/W

Значение по умолчанию

0.00016 K/W

Имя для программного использования

R_wall

Вычисляемый

Да

Газ 1

# Minimum free-flow area — площадь поперечного сечения канала в самом узком месте
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Минимальная площадь поперечного сечения канала, по которому течет теплоноситель, между входом и выходом. Если он представляет собой набор каналов, трубок, щелей или канавок, то значение параметра определяется как сумма наименьших площадей в точке минимальной площади потока. Этот параметр отражает сечение, в котором скорость жидкости максимальна. Например, если жидкость течет перпендикулярно ряду трубок, значение этого параметра — сумма зазоров между трубками в поперечном сечении с наименьшей площадью зазоров.

Единицы измерения

m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Значение по умолчанию

0.01 m^2

Имя для программного использования

min_flow_area_1

Вычисляемый

Да

# Hydraulic diameter for pressure loss — гидравлический диаметр канала в самом узком месте
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Эффективный внутренний диаметр канала в сечении с наименьшей площадью. Для некруглых каналов гидравлический диаметр — это эквивалентный диаметр круга с площадью равной площади существующего канала. Его значение равно отношению минимальной площади поперечного сечения канала к четверти его полного периметра.

Если канал задан набором каналов, труб, щелей или желобков, то общий периметр равен сумме периметров всех элементов. Если канал является круглой трубой, то его гидравлический диаметр равен фактическому.

Единицы измерения

m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Значение по умолчанию

0.1 m

Имя для программного использования

hydraulic_diameter_for_pressure_loss_1

Вычисляемый

Да

# Gas volume — общий объем теплоносителя в канале газа
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

Общий объем теплоносителя, содержащейся в канале газа.

Единицы измерения

m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Значение по умолчанию

0.01 m^3

Имя для программного использования

V_gas_1

Вычисляемый

Да

# Laminar flow upper Reynolds number limit — нижняя граница переходной зоны между ламинарным и турбулентным режимами течения

Details

Значение числа Рейнольдса, соответствующее нижней границе переходной зоны между ламинарным и турбулентным режимами течения. Выше этого значения начинают доминировать инерционные силы, в результате чего течение переходит из ламинарного в турбулентный режим. Значение по умолчанию соответствует круглой трубе с гладкой внутренней поверхностью.

Значение по умолчанию

2000.0

Имя для программного использования

Re_laminar_1

Вычисляемый

Да

# Turbulent flow lower Reynolds number limit — верхняя граница переходной зоны между ламинарным и турбулентным режимами течения

Details

Значение числа Рейнольдса, соответствующее верхней границе переходной зоны между ламинарным и турбулентным режимами течения. Ниже этого значения начинают доминировать вязкие силы, в результате чего течение переходит из турбулентного в ламинарный режим. Значение по умолчанию соответствует круглой трубе с гладкой внутренней поверхностью.

Значение по умолчанию

4000.0

Имя для программного использования

Re_turbulent_1

Вычисляемый

Да

# Pressure loss model — математическая модель для расчета потерь давления из-за вязкого трения
Pressure loss coefficient | Correlation for flow inside tubes | Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number | Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number

Details

Параметр позволяет выбрать одну из моделей расчета потерь давления из-за вязкого трения. Параметр определяет, какие выражения будут использованы в расчете потерь, а также какие параметры блока необходимо задать на входе. Детали расчетов в зависимости от выбранной параметризации приведены в блоках Heat Exchanger Interface (G) и Heat Exchanger Interface (TL).

Значения

Pressure loss coefficient | Correlation for flow inside tubes | Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number | Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number

Значение по умолчанию

Pressure loss coefficient

Имя для программного использования

pressure_loss_type_1

Вычисляемый

Нет

# Pressure loss coefficient — суммарный коэффициент, учитывающий гидравлические потери между портами

Details

Суммарный коэффициент потерь учитывающий все гидравлические сопротивления потока в канале, включая потери на трение о стенки (основные потери) и локальные сопротивления из-за изгибов, колен и других изменений геометрии (незначительные потери).

Коэффициент потерь представляет собой эмпирическую безразмерную величину, широко используемую для описания потерь давления, обусловленных вязким трением. Он может быть рассчитан на основе экспериментальных данных или, в ряде случаев, получен из технической документации.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Pressure loss model значение Pressure loss coefficient.

Значение по умолчанию

0.1

Имя для программного использования

pressure_loss_coefficient_1

Вычисляемый

Да

# Heat transfer coefficient model — математическая модель для теплообмена между теплоносителем и стенкой
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

Details

Математическая модель для теплопередачи между теплоносителем и стенкой. Выбор модели определяет, какие выражения применять и какие параметры указывать для расчетов теплопередачи.

Подробнее см. в блоке E-NTU Heat Transfer.

Значения

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

Значение по умолчанию

Constant heat transfer coefficient

Имя для программного использования

heat_transfer_type_1

Вычисляемый

Нет

# Heat transfer surface area — эффективная площадь поверхности, используемая в теплопередаче между теплоносителем и стенкой
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Эффективная площадь поверхности, используемая в теплопередаче между теплоносителем и стенкой. Эффективная площадь поверхности — это сумма площадей первичной и вторичной поверхности, площади, на которой стенка подвергается воздействию жидкости, и площади ребер, если таковые используются. Площадь поверхности ребер обычно рассчитывается по коэффициенту эффективности ребер.

Единицы измерения

m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Значение по умолчанию

0.4 m^2

Имя для программного использования

heat_transfer_area_1

Вычисляемый

Да

# Gas-wall heat transfer coefficient — коэффициент теплопередачи при конвекции между газом и стенкой
W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Details

Коэффициент теплопередачи для конвекции между газом и стенкой. Сопротивление, вызванное отложениями, учитывается отдельно в параметре Fouling factor.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Heat transfer coefficient model значение Constant heat transfer coefficient.

Единицы измерения

W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Значение по умолчанию

100.0 W/(m^2*K)

Имя для программного использования

alpha_const_1

Вычисляемый

Да

# Fouling factor — термическое сопротивление из-за отложений
K*m^2/W | deltadegR*ft^2*hr/Btu_IT

Details

Термическое сопротивление из-за отложений, которые со временем образуются на открытых поверхностях стенки. Отложения, поскольку они создают между теплоносителем и стенкой новый твердый слой, через который должно проходить тепло, добавляют к пути теплопередачи дополнительное термическое сопротивление. Отложения растут медленно, и сопротивление, вызванное ими, соответственно, принимается постоянным во время симуляции.

Единицы измерения

K*m^2/W | deltadegR*ft^2*hr/Btu_IT

Значение по умолчанию

0.0001 K*m^2/W

Имя для программного использования

fouling_factor1

Вычисляемый

Да

# Threshold mass flow rate for flow reversal — пороговый массовый расход газа
kg/s | kg/hr | kg/min | g/hr | g/min | g/s | t/hr | lbm/hr | lbm/min | lbm/s

Details

Массовый расход, ниже которого применяется численное сглаживание. Это делается для того, чтобы избежать разрывов при застое потока.

Единицы измерения

kg/s | kg/hr | kg/min | g/hr | g/min | g/s | t/hr | lbm/hr | lbm/min | lbm/s

Значение по умолчанию

0.0001 kg/s

Имя для программного использования

mdot_threshold_1

Вычисляемый

Да

# Minimum gas-wall heat transfer coefficient — нижняя граница для коэффициента теплопередачи газа
W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Details

Нижняя граница для коэффициента теплопередачи между газом и стенкой. Если расчет дает меньший коэффициент теплопередачи, то значение Minimum gas-wall heat transfer coefficient заменяет вычисленное значение.

Единицы измерения

W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Значение по умолчанию

5.0 W/(m^2*K)

Имя для программного использования

alpha1_min

Вычисляемый

Да

Теплопроводная жидкость 2

# Minimum free-flow area — площадь поперечного сечения канала в самом узком месте
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Минимальная площадь поперечного сечения канала, по которому течет теплоноситель, между входом и выходом. Если он представляет собой набор каналов, трубок, щелей или канавок, то значение параметра определяется как сумма наименьших площадей в точке минимальной площади потока. Этот параметр отражает сечение, в котором скорость жидкости максимальна. Например, если жидкость течет перпендикулярно ряду трубок, значение этого параметра — сумма зазоров между трубками в поперечном сечении с наименьшей площадью зазоров.

Единицы измерения

m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Значение по умолчанию

0.01 m^2

Имя для программного использования

min_flow_area_2

Вычисляемый

Да

# Hydraulic diameter for pressure loss — гидравлический диаметр канала в самом узком месте
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Эффективный внутренний диаметр канала в сечении с наименьшей площадью. Для некруглых каналов гидравлический диаметр — это эквивалентный диаметр круга с площадью равной площади существующего канала. Его значение равно отношению минимальной площади поперечного сечения канала к четверти его полного периметра.

Если канал задан набором каналов, труб, щелей или желобков, то общий периметр равен сумме периметров всех элементов. Если канал является круглой трубой, то его гидравлический диаметр равен фактическому.

Единицы измерения

m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Значение по умолчанию

0.1 m

Имя для программного использования

hydraulic_diameter_for_pressure_loss_2

Вычисляемый

Да

# Liquid volume — общий объем теплоносителя в канале теплопроводной жидкости
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

Общий объем теплоносителя, содержащейся в канале теплопроводной жидкости.

Единицы измерения

m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Значение по умолчанию

0.01 m^3

Имя для программного использования

V_liquid_2

Вычисляемый

Да

# Laminar flow upper Reynolds number limit — нижняя граница переходной зоны между ламинарным и турбулентным режимами течения

Details

Значение числа Рейнольдса, соответствующее нижней границе переходной зоны между ламинарным и турбулентным режимами течения. Выше этого значения начинают доминировать инерционные силы, в результате чего течение переходит из ламинарного в турбулентный режим. Значение по умолчанию соответствует круглой трубе с гладкой внутренней поверхностью.

Значение по умолчанию

2000.0

Имя для программного использования

Re_laminar_2

Вычисляемый

Да

# Turbulent flow lower Reynolds number limit — верхняя граница переходной зоны между ламинарным и турбулентным режимами течения

Details

Значение числа Рейнольдса, соответствующее верхней границе переходной зоны между ламинарным и турбулентным режимами течения. Ниже этого значения начинают доминировать вязкие силы, в результате чего течение переходит из турбулентного в ламинарный режим. Значение по умолчанию соответствует круглой трубе с гладкой внутренней поверхностью.

Значение по умолчанию

4000.0

Имя для программного использования

Re_turbulent_2

Вычисляемый

Да

# Pressure loss model — математическая модель для расчета потерь давления из-за вязкого трения
Pressure loss coefficient | Correlation for flow inside tubes | Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number | Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number

Details

Параметр позволяет выбрать одну из моделей расчета потерь давления из-за вязкого трения. Параметр определяет, какие выражения будут использованы в расчете потерь, а также какие параметры блока необходимо задать на входе. Детали расчетов в зависимости от выбранной параметризации приведены в блоках Heat Exchanger Interface (G) и Heat Exchanger Interface (TL).

Значения

Pressure loss coefficient | Correlation for flow inside tubes | Tabulated data - Darcy friction factor vs. Reynolds number | Tabulated data - Euler number vs. Reynolds number

Значение по умолчанию

Pressure loss coefficient

Имя для программного использования

pressure_loss_type_2

Вычисляемый

Нет

# Pressure loss coefficient — суммарный коэффициент, учитывающий гидравлические потери между портами

Details

Суммарный коэффициент потерь учитывающий все гидравлические сопротивления потока в канале, включая потери на трение о стенки (основные потери) и локальные сопротивления из-за изгибов, колен и других изменений геометрии (незначительные потери).

Коэффициент потерь представляет собой эмпирическую безразмерную величину, широко используемую для описания потерь давления, обусловленных вязким трением. Он может быть рассчитан на основе экспериментальных данных или, в ряде случаев, получен из технической документации.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Pressure loss model значение Pressure loss coefficient.

Значение по умолчанию

0.1

Имя для программного использования

pressure_loss_coefficient_2

Вычисляемый

Да

# Heat transfer coefficient model — математическая модель для теплообмена между теплоносителем и стенкой
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

Details

Математическая модель для теплопередачи между теплоносителем и стенкой. Выбор модели определяет, какие выражения применять и какие параметры указывать для расчетов теплопередачи.

Подробнее см. в блоке E-NTU Heat Transfer.

Значения

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

Значение по умолчанию

Constant heat transfer coefficient

Имя для программного использования

heat_transfer_type_2

Вычисляемый

Нет

# Heat transfer surface area — эффективная площадь поверхности, используемая в теплопередаче между теплоносителем и стенкой
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Эффективная площадь поверхности, используемая в теплопередаче между теплоносителем и стенкой. Эффективная площадь поверхности — это сумма площадей первичной и вторичной поверхности, площади, на которой стенка подвергается воздействию жидкости, и площади ребер, если таковые используются. Площадь поверхности ребер обычно рассчитывается по коэффициенту эффективности ребер.

Единицы измерения

m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Значение по умолчанию

0.4 m^2

Имя для программного использования

heat_transfer_area_2

Вычисляемый

Да

# Liquid-wall heat transfer coefficient — коэффициент теплопередачи при конвекции между теплопроводной жидкостью и стенкой
W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Details

Коэффициент теплопередачи для конвекции между газом и стенкой. Сопротивление, вызванное отложениями, учитывается отдельно в параметре Fouling factor.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Heat transfer coefficient model значение Constant heat transfer coefficient.

Единицы измерения

W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Значение по умолчанию

100.0 W/(m^2*K)

Имя для программного использования

alpha_const_2

Вычисляемый

Да

# Fouling factor — термическое сопротивление из-за отложений
K*m^2/W | deltadegR*ft^2*hr/Btu_IT

Details

Термическое сопротивление из-за отложений, которые со временем образуются на открытых поверхностях стенки. Отложения, поскольку они создают между теплоносителем и стенкой новый твердый слой, через который должно проходить тепло, добавляют к пути теплопередачи дополнительное термическое сопротивление. Отложения растут медленно, и сопротивление, вызванное ими, соответственно, принимается постоянным во время симуляции.

Единицы измерения

K*m^2/W | deltadegR*ft^2*hr/Btu_IT

Значение по умолчанию

0.0001 K*m^2/W

Имя для программного использования

fouling_factor2

Вычисляемый

Да

# Minimum liquid-wall heat transfer coefficient — нижняя граница для коэффициента теплопередачи теплопроводной жидкости
W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Details

Нижняя граница для коэффициента теплопередачи между теплопроводной жидкостью и стенкой. Если расчет дает меньший коэффициент теплопередачи, то значение Minimum liquid-wall heat transfer coefficient заменяет вычисленное значение.

Единицы измерения

W/(m^2*K) | Btu_IT/(hr*ft^2*deltadegR)

Значение по умолчанию

5.0 W/(m^2*K)

Имя для программного использования

alpha2_min

Вычисляемый

Да

Эффекты и начальные условия

# Gas 1 initial temperature — температура газа в канале в начале симуляции
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Температура газа в канале в начале симуляции.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Значение по умолчанию

293.15 K

Имя для программного использования

T_start_1

Вычисляемый

Да

# Gas 1 initial pressure — давление газа в канале в начале симуляции
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Давление газа в канале в начале симуляции.

Единицы измерения

Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Значение по умолчанию

0.101325 MPa

Имя для программного использования

p_start_1

Вычисляемый

Да

# Thermal Liquid 2 dynamic compressibility — сжимаемость теплопроводной жидкости в теплообменнике

Details

Опция для моделирования изменения давления внутри теплообменника. Если этот флажок снят, то производные давления не учитываются в уравнениях сохранения энергии и массы. Давление внутри теплообменника определяется как среднее значение двух давлений в портах.

Значение по умолчанию

true (включено)

Имя для программного использования

dynamic_compressibility_2

Вычисляемый

Нет

# Thermal Liquid 2 initial temperature — температура теплопроводной жидкости в канале в начале симуляции
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Температура теплопроводной жидкости в канале в начале симуляции.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Значение по умолчанию

293.15 K

Имя для программного использования

T_start_2

Вычисляемый

Да

# Thermal Liquid 2 initial pressure — давление теплопроводной жидкости в канале в начале симуляции
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Давление теплопроводной жидкости в канале в начале симуляции.

Единицы измерения

Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Значение по умолчанию

0.101325 MPa

Имя для программного использования

p_start_2

Вычисляемый

Да