Документация Engee

Pipe (MA)

Жесткий трубопровод для потока влажного воздуха.

Тип: AcausalFoundation.MoistAir.Elements.Pipe

pipe (ma)

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fundamental/Moist Air/Elements/Pipe (MA)

Описание

Блок Pipe (MA) моделирует динамику потока влажного воздуха в трубе. Блок учитывает потери на вязкое трение и конвективный теплообмен со стенкой трубы. В трубе находится постоянный объем влажного воздуха. Давление и температура изменяются в зависимости от сжимаемости и теплоемкости этого объема влажного воздуха. Поток становится критическим, когда скорость влажного воздуха на выходе достигает скорости звука.

Блок Controlled Mass Flow Rate Source (MA) или блок Mass Flow Rate Source (MA), соединенный с блоком Pipe (MA), не может задавать больший массовый расход, чем возможный массовый расход блока.

Уравнения

В уравнениях блока используются эти символы:

  • Нижние индексы , , и указывают свойства сухого воздуха, водяного пара, примесного газа и капель воды соответственно;

  • Нижний индекс указывает уровень насыщения водяным паром;

  • Нижние индексы , , и указывают соответствующий порт;

  • Нижний индекс указывает свойства внутреннего объема влажного воздуха.

  • — массовый расход;

  • — расход энергии;

  • — расход тепла;

  • — давление;

  • — плотность;

  • — универсальная газовая постоянная;

  • — объем влажного воздуха внутри трубы;

  • — удельная теплоемкость при постоянном объеме;

  • — удельная теплоемкость при постоянном давлении;

  • — удельная энтальпия;

  • — удельная внутренняя энергия;

  • — массовая доля ( — удельная влажность, что является синонимом для обозначения массовой доли водяного пара);

  • — молярная доля;

  • — относительная влажность;

  • — коэффициент влажности;

  • — массовое соотношение капель воды к влажному воздуху;

  • — температура;

  • — время.

Сохранение массы и энергии

Чистый расход влажного воздуха в объеме трубы равен:









где

  • — расход конденсации;

  • — скорость испарения капель воды;

  • — потеря энергии конденсированной водой в единицу времени;

  • — значение параметра Fraction of condensate entrained as water droplets;

  • — энергия в единицу времени, добавляемая источниками влаги и примесных газов;

  • и — массовые расходы воды и газа соответственно через порт S. Значения , и определяются источниками влаги и примесных газов, подключенными к порту S трубы.

Уравнение сохранения массы водяного пара связывает массовый расход водяного пара с динамикой уровня влажности во внутреннем объеме влажного воздуха:

Аналогичным образом уравнение сохранения массы примесного газа связывает массовый расход примесного газа с динамикой уровня примесного газа во внутреннем объеме влажного воздуха:

Уравнение сохранения массы капель воды связывает массовый расход капель воды с динамикой увлекаемых капель воды во внутреннем объеме влажного воздуха:

Уравнение сохранения массы смеси связывает массовый расход смеси с динамикой давления, температуры и массовых долей внутреннего объема влажного воздуха:

Наконец, уравнение сохранения энергии связывает расход энергии с динамикой давления, температуры и массовых долей внутреннего объема влажного воздуха:

Уравнение состояния связывает плотность смеси с давлением и температурой:

Универсальная газовая постоянная смеси равна:

Баланс импульса

Баланс импульса для каждой половины трубы моделирует падение давления из-за импульса потока газа и вязкого трения:



где

  • — давление газа на порту A, порту B или внутреннем узле I, как указано нижним индексом;

  • — плотность на порту A, порту B или внутреннем узле I, как указано нижним индексом;

  • — площадь поперечного сечения трубы;

  • и — потери давления из-за вязкого трения.

Потери давления из-за вязкого трения и зависят от режима течения. Числа Рейнольдса для каждой половины трубы определяются как:



где

  • — гидравлический диаметр трубы;

  • — динамическая вязкость во внутреннем узле.

Если число Рейнольдса меньше значения параметра Laminar flow upper Reynolds number limit, то течение находится в ламинарном режиме. Если число Рейнольдса больше предельного значения параметра Turbulent flow lower Reynolds number limit, то течение находится в турбулентном режиме.

В ламинарном режиме течения потери давления на вязкое трение составляют:



где

  • — значение параметра Laminar friction constant for Darcy friction factor;

  • — значение параметра Aggregate equivalent length of local resistances.

В турбулентном режиме течения потери давления на вязкое трение составляют:



где

  • — коэффициент Дарси на порту A или B, как указано нижним индексом.

Коэффициенты Дарси вычисляются из корреляции Хааланда:



где — значение параметра Internal surface absolute roughness.

Когда число Рейнольдса находится между верхним пределом числа Рейнольдса для ламинарного потока и значениями параметров нижнего предела числа Рейнольдса для турбулентного потока, поток находится в переходном состоянии между ламинарным и турбулентным режимами течения. Потери давления из-за вязкого трения в переходном режиме следуют плавной связи между потерями в ламинарном режиме течения и потерями в турбулентном режиме течения.

Теплообмен со стенкой трубы через порт H добавляется к энергии газа, представленного внутренним узлом, посредством уравнения сохранения энергии. Поэтому баланс импульсов для каждой половины трубы между портом А и внутренним узлом и между портом В и внутренним узлом считается адиабатическим процессом. Адиабатические соотношения:



где — удельная энтальпия на порту A, порту B или внутреннем узле I, как указано нижним индексом.

Конвективный теплообмен

Уравнение конвективного теплообмена между стенкой трубы и внутренним объемом газа:

где — площадь поверхности трубы, .

Если конденсат на поверхности стены не образуется, в предположении экспоненциального распределения температуры вдоль трубы конвективный теплообмен равен:

где

  • — температура на входе, зависящая от направления потока;

  • — средний массовый расход из порта А в порт В;

  • — удельная теплоемкость, рассчитанная при средней температуре.

Коэффициент теплопередачи зависит от числа Нуссельта:

где — коэффициент теплопроводности, рассчитанный при средней температуре.

Число Нуссельта зависит от режима течения. Число Нуссельта в ламинарном режиме течения постоянно и равно значению параметра Nusselt number for laminar flow heat transfer. Число Нуссельта в турбулентном режиме течения вычисляется из уравнения Гнелинского:

где — число Прандтля, вычисленное при средней температуре.

Среднее число Рейнольдса равно:

где — динамическая вязкость, оцененная при средней температуре.

Когда среднее число Рейнольдса находится между значениями параметров верхнего предела числа Рейнольдса для ламинарного потока и нижнего предела числа Рейнольдса для турбулентного потока, число Нуссельта соответствует плавному переходу между значениями числа Нуссельта для ламинарного и турбулентного потоков.

Насыщение и конденсация

Уравнения в этом разделе учитывают конденсацию, которая происходит, когда объем влажного воздуха становится насыщенным.

Когда объем влажного воздуха достигает насыщения, может образоваться конденсат. Удельная влажность при насыщении равна:

где

  • — относительная влажность при насыщении (обычно 1);

  • — давление насыщения водяным паром, оцениваемое при .

Расход конденсации равен:

где — значение параметра Condensation time constant.

Cкорость испарения капель равна:

где — значение параметра Water droplets evaporation time constant.

Эффекты конденсации на поверхности стенок

Блоки влажного воздуха, которые содержат внутренний объем жидкости (такие как камеры, преобразователи и так далее), моделируют конденсацию водяного пара, когда этот объем жидкости становится полностью насыщенным водяным паром, то есть при 100% относительной влажности. Однако водяной пар также может конденсироваться на холодной поверхности, даже если объем воздуха в целом еще не достиг насыщения. Возможность моделирования этого эффекта в блоке Pipe (MA) важна, поскольку многие системы HVAC (ОВиК) содержат трубы и воздуховоды. Если эти трубы и воздуховоды плохо изолированы, их поверхность может остыть, и на поверхности стены образуется конденсат. Обратите внимание, что этот эффект не заменяет конденсацию, возникающую, когда объем влажного воздуха достигает 100% относительной влажности, оба эффекта могут возникать одновременно.

Чтобы смоделировать влияние конденсации на холодной поверхности трубы, контактирующей с объемом влажного воздуха, установите флажок Condensation on wall surface. В этом случае уравнение конвективной теплопередачи должно учитывать как видимое, так и скрытое тепло, и блок имеет дополнительное уравнение, которое вычисляет скорость конденсации водяного пара на поверхности.

Если флажок Condensation on wall surface установлен, то комбинированная конвективная теплопередача равна:

где

  • — массовый расход сухого воздуха и примесных газов на входе;

  • — энтальпия смеси на единицу массы сухого воздуха и примесных газов у стенки;

  • — энтальпия смеси на единицу массы сухого воздуха и примесных газов на входе.

Это уравнение аналогично уравнению конвективного теплообмена, но разница температур была заменена разницей энтальпий смеси. Поскольку энтальпия смеси зависит как от температуры, так и от состава влажного воздуха, разница в энтальпии смеси учитывает как изменение температуры, так и изменение содержания влаги. Блок улавливает как явные, так и скрытые тепловые эффекты. Части уравнения, связанные с экспонентой и корреляцией, которые используются при вычислении коэффициента теплопередачи, остаются теми же, что и раньше, поскольку модель выведена на основе аналогии между тепловым и массовым обменом.

Для упрощения вывода в уравнении используется энтальпия смеси на единицу массы сухого воздуха и примесного газа, в отличие от энтальпии смеси на единицу массы смеси, поскольку количество сухого воздуха и примесного газа не изменяется в процессе конденсации водяного пара. Чтобы уравнение оставалось непротиворечивым, разность энтальпий смеси умножается на массовый расход сухого воздуха и примесных газов.

Энтальпия смеси на единицу массы сухого воздуха и примесных газов на входе равна:

где

  • — удельная энтальпия сухого воздуха и примесных газов на входе;

  • — удельная энтальпия водяного пара на входе;

  • — коэффициент влажности на входе.

Энтальпия смеси на единицу массы сухого воздуха и примесных газов у стенки равна:

где

  • — удельная энтальпия сухого воздуха и примесных газов у стенки;

  • — удельная энтальпия водяного пара у стенки;

  • — коэффициент влажности у стены, определяемый как

    где — коэффициент насыщения влажностью, основанный на температуре стенки.

Функция в предыдущем уравнении обеспечивает переключение между сухой и влажной теплопередачей:

  • Когда температура стенки выше чем точка росы, то , поэтому конденсат не возникает, и блок выводит только разницу температур .

  • Когда температура стенки ниже точки росы, то , следовательно, конденсация возникает и выводит разницу температур и влажности.

Расход конденсации водяного пара на поверхности стены равен:

Это уравнение аналогично комбинированному уравнению конвективного теплообмена, поскольку количество водяного пара, конденсирующегося на стенке, то же, что и при конвективном массопереносе от влажного воздуха к стенке трубы. Экспоненциальный компонент уравнения также является тем же самым из-за используемой аналогии между тепловым и массовым обменом.

Энергия, связанная с водой, конденсирующейся на стенке трубы, равна:

где — удельная энтальпия испарения при температуре стенки.

Существенная часть конвективного теплообмена между стенкой трубы и влажным воздухом составляет:

Это уравнение имеет знак плюс, потому что отрицательно при охлаждении влажного воздуха. Таким образом, добавление , которое является положительным значением, устраняет скрытую часть теплопередачи.

Затем блок использует это значение в первом уравнении конвективной теплопередачи для расчета теплопередачи на порту H.

Течение со скоростью звука

Давление в дозвуковом течении на порту A или B равно значению соответствующей переменной:



Однако переменные давления на портах, используемые в уравнениях баланса импульсов, и , могут не совпадать с давлением в переменных и , поскольку выходное отверстие трубы может достичь звукового барьера по скорости. Звуковой барьер возникает, когда давление на выходе достаточно низкое. В этот момент расход зависит только от условий на входе. Следовательно, при достижении звукового барьера давление на выходе ( или , в зависимости от того, что является выходом) не может снижаться дальше, даже если давление ниже по потоку, представленное или , продолжает снижаться.

Звуковой барьер может иметь место на выходе из трубы, но не на входе. Следовательно, если порт A является впускным, то . Если порт A является выпускным отверстием, то:

Аналогично, если порт B является впускным, то . Если порт B является выпускным отверстием, то:

Давление при достижении звукового барьера в отверстиях A и B определяется из баланса импульсов, предполагая, что скорость на выходе равна скорости звука:



Допущения и ограничения

  • Стенка трубы абсолютно жесткая.

  • Поток развит полностью. Потери на трение и теплопередача не включают входные эффекты.

  • Влияние гравитации незначительно.

  • Инерция воздуха незначительна.

  • Этот блок не моделирует сверхзвуковой поток.

  • Уравнения пристеночной конденсации основаны на аналогии между тепловым и массовым переносом и, следовательно, действительны только тогда, когда число Льюиса близко к 1.

Переменные

Используйте группу параметров Initial Targets, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# B — входной или выходной порт
влажный воздух

Details

Порт влажного воздуха, соответствует входу или выходу трубы. Этот блок не имеет внутренней направленности.

Имя для программного использования

port_b

# H — температура стенки трубы
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с температурой стенки трубы. Эта температура может отличаться от температуры влажного воздуха.

Имя для программного использования

thermal_port

# S — добавление или удаление влаги и примесных газов
влажный воздух

Details

Подключите этот порт к порту S блока из библиотеки Moist Air: Sources для добавления или удаления влаги и примесных газов.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Moisture and trace gas source значение Controlled.

Имя для программного использования

source_port

# A — входной или выходной порт
влажный воздух

Details

Порт влажного воздуха, соответствует входу или выходу трубы. Этот блок не имеет внутренней направленности.

Имя для программного использования

port_a

Выход

# W — скорость конденсации
скаляр

Details

Выходной порт, который содержит значение расхода конденсации в трубе. Если параметр Condensation on wall surface включен, этот порт сообщает общий расход конденсации водяного пара, которая включает конденсацию из объема насыщенного влажного воздуха, а также конденсацию на стенке трубы.

Типы данных

Float64
Поддержка комплексных чисел

Нет

# F — данные о давлении, температуре, влажности и количестве примесных газов
вектор

Details

Выходной порт, представляющий собой вектор со следующими элементами: давление, температура, уровень влажности и количестве примесных газов внутри компонента. Для распаковки векторного сигнала используется блок Measurement Selector (MA).

Типы данных

Float64
Поддержка комплексных чисел

Нет

Параметры

Начальные условия

# Initial trace gas mass fraction — количество примесного газа во влажном воздушном канале

Details

Количество примесного газа во влажном воздухе по массовой доле в начале моделирования. Массовая доля определяется относительно общей массы водяного пара, примесного газа и сухого воздуха.

Блок игнорирует этот параметр, если для параметра Trace gas model в блоке Moist Air Properties (MA) установлено значение None.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial trace gas specification значение Mass fraction.

Значение по умолчанию

0.001
Имя для программного использования

x_g_start
Вычисляемый

Да

# Initial relative humidity — относительная влажность в начале моделирования

Details

Относительная влажность влажного воздуха в начале моделирования. Относительная влажность — это отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщения водяного пара или отношение молярной доли водяного пара к молярной доле водяного пара при насыщении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Relative humidity.

Значение по умолчанию

0.5
Имя для программного использования

RH_start
Вычисляемый

Да

# Initial temperature — температура в начале моделирования
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Начальная температура влажного воздуха.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Значение по умолчанию

293.15 K
Имя для программного использования

T_start
Вычисляемый

Да

# Initial specific humidity — удельная влажность в начале моделирования

Details

Удельная влажность влажного воздуха в начале моделирования. Удельная влажность — это массовая доля водяного пара по отношению к общей массе водяного пара, примесей и сухого воздуха.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Specific humidity.

Значение по умолчанию

0.01
Имя для программного использования

x_w_start
Вычисляемый

Да

# Initial wet-bulb temperature — температура по влажному термометру в начале моделирования
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Температура по влажному термометру в начале моделирования. Блок использует это значение для расчета влажности.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Wet-bulb temperature.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Значение по умолчанию

287 K
Имя для программного использования

T_wb_start
Вычисляемый

Да

# Initial humidity ratio priority — приоритет параметра коэффициента влажности
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial humidity ratio при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Humidity ratio.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

HR_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial water vapor mole fraction — молярная доля водяного пара в начале моделирования

Details

Молярная доля водяного пара во влажном воздушном канале в начале моделирования. Молярная доля водяного пара определяется относительно суммарного молярного количества водяного пара, примесей и сухого воздуха.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Mole fraction.

Значение по умолчанию

0.01
Имя для программного использования

y_w_start
Вычисляемый

Да

# Initial temperature priority — приоритет параметра температуры
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial temperature при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

T_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial humidity ratio — коэффициент влажности в начале моделирования

Details

Коэффициент влажности во влажном воздушном канале в начале моделирования. Коэффициент влажности — это отношение массы водяного пара к массе сухого воздуха и примесных газов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Humidity ratio.

Значение по умолчанию

0.01
Имя для программного использования

HR_start
Вычисляемый

Да

# Initial trace gas mole fraction — молярная доля примесного газа в начале моделирования

Details

Количество примесного газа во влажном воздушном канале по молярной доле в начале моделирования. Молярная доля определяется относительно суммарного молярного количества водяного пара, примесного газа и сухого воздуха.

Блок игнорирует этот параметр, если для параметра Trace gas model в блоке Moist Air Properties (MA) установлено значение None.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial trace gas specification значение Mole fraction.

Значение по умолчанию

0.001
Имя для программного использования

y_g_start
Вычисляемый

Да

# Initial specific humidity priority — приоритет параметра удельной влажности
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial specific humidity при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Specific humidity.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

x_w_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial mass ratio of water droplets to moist air — соотношение капель воды к влажному воздуху

Details

Начальное массовое соотношение капель воды к влажному воздуху.

Значение по умолчанию

0
Имя для программного использования

r_d_start
Вычисляемый

Да

# Initial trace gas specification — тип измерения примесного газа
Mass fraction | Mole fraction

Details

Тип измерения примесного газа.

Значения

Mass fraction | Mole fraction
Значение по умолчанию

Mass fraction
Имя для программного использования

trace_gas_type
Вычисляемый

Нет

# Initial pressure priority — приоритет параметра давления
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial pressure при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

p_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial mass ratio of water droplets to moist air priority — приоритет параметра соотношения массы капель воды к влажному воздуху
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial mass ratio of water droplets to moist air при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

r_d_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial trace gas mole fraction priority — приоритет параметра молярной доли примесного газа
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial trace gas mole fraction при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial trace gas specification значение Mole fraction.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

y_g_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial wet-bulb temperature priority — приоритет параметра температуры по влажному термометру
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial wet-bulb temperature при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Wet-bulb temperature.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

T_wb_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial trace gas mass fraction priority — приоритет параметра массовой доли примесных газов
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial trace gas mass fraction при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial trace gas specification значение Mass fraction.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

x_g_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial water vapor mole fraction priority — приоритет параметра начальной молярной доли водяного пара
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial water vapor mole fraction при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Mole fraction.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

y_w_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial relative humidity priority — приоритет параметра начальной относительной влажности
None | Low | High

Details

Приоритет, который решатель присваивает параметру Initial relative humidity при инициализации блока.

Установите для этого параметра значение High, чтобы определить начальные условия. Возможно, потребуется установить для этого параметра значение Low или None, если это начальное условие конфликтует с начальными условиями другого блока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initial humidity specification значение Relative humidity.

Значения

None | Low | High
Значение по умолчанию

High
Имя для программного использования

RH_priority
Вычисляемый

Нет

# Initial pressure — давление влажного воздуха в начале моделирования
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 влажного воздуха в начале моделирования.

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
Вычисляемый

Да

# Initial humidity specification — способ задания влажности
Relative humidity | Specific humidity | Mole fraction | Humidity ratio | Wet-bulb temperature

Details

Метод определения начальной влажности влажного воздуха.

Значения

Relative humidity | Specific humidity | Mole fraction | Humidity ratio | Wet-bulb temperature
Значение по умолчанию

Relative humidity
Имя для программного использования

moisture_type
Вычисляемый

Нет

Влага и газовые примеси

# Added trace gas temperature specification — метод определения температуры примесного газа
Atmospheric temperature | Specified temperature

Details

Выберите метод определения температуры примесного газа:

  • Atmospheric temperature — используйте температуру окружающей среды.

  • Specified temperature — укажите значение, используя параметр Temperature of added trace gas.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Moisture and trace gas source значение Constant.

Значения

Atmospheric temperature | Specified temperature
Значение по умолчанию

Atmospheric temperature
Имя для программного использования

trace_gas_temperature_type
Вычисляемый

Нет

# Temperature of added trace gas — температура примесного газа
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Введите желаемую температуру добавляемого примесного газа. Эта температура остается постоянной во время моделирования. Блок использует это значение только для оценки удельной энтальпии добавляемого примесного газа. Удельная энтальпия удаляемого примесного газа зависит от температуры подсоединенного объема влажного воздуха.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Added trace gas temperature specification значение Specified temperature.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Значение по умолчанию

293.15 K
Имя для программного использования

T_g_const
Вычисляемый

Да

# Relative humidity at saturation — относительная влажность, при превышении которой происходит конденсация влаги

Details

Относительная влажность, выше которой происходит конденсация.

Значение по умолчанию

1
Имя для программного использования

RH_ws
Вычисляемый

Да

# Fraction of condensate entrained as water droplets — доля конденсата в каплях воды

Details

Доля конденсата во влажном воздухе, которая увлекается в виде капель воды.

Значение по умолчанию

1
Имя для программного использования

condensate_droplets_fraction
Вычисляемый

Да

# Rate of moisture added — постоянный массовый расход влажности
kg/s | kg/hr | kg/min | g/hr | g/min | g/s | t/hr | lbm/hr | lbm/min | lbm/s

Details

Массовый расход водяного пара через блок. Положительное значение увеличивает количество влаги в объеме трубы. Отрицательное значение извлекает влагу из этого объема.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Moisture and trace gas source значение Constant.

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 kg/s
Имя для программного использования

mdot_moisture_const
Вычисляемый

Да

# Temperature of added moisture — температура добавленной влаги
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

Введите желаемую температуру добавляемой влаги. Эта температура остается постоянной во время моделирования. Блок использует это значение только для оценки удельной энтальпии добавляемой влаги. Удельная энтальпия удаляемой влаги зависит от температуры подсоединенного объема влажного воздуха.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Added moisture temperature specification значение Specified temperature.

Единицы измерения

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Значение по умолчанию

293.15 K
Имя для программного использования

T_moisture_const
Вычисляемый

Да

# Condensation time constant — постоянная времени конденсации
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Временной масштабный коэффициент, характеризующий период времени возвращения перенасыщенного объема влажного воздуха к уровню насыщения за счет конденсации избыточной влаги.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

0.001 s
Имя для программного использования

condensation_time_constant
Вычисляемый

Да

# Rate of trace gas added — массовый расход добавляемого примесного газа
kg/s | kg/hr | kg/min | g/hr | g/min | g/s | t/hr | lbm/hr | lbm/min | lbm/s

Details

Отражает массовый расход примесного газа, добавляемого или извлекаемого из трубы. Положительное значение добавляет примесный газ в объем трубы. Отрицательное значение отбирает примесный газ из этого объема.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Moisture and trace gas source значение Constant.

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 kg/s
Имя для программного использования

mdot_g_const
Вычисляемый

Да

# Moisture added or removed — добавляет или удаляет влагу в виде водяного пара или воды
Water vapor | Water droplets

Details

Выберите, в каком виде блок добавляет или удаляет влагу — в виде водяного пара или воды:

  • Water vapor — энтальпия добавляемой или удаляемой влаги соответствует энтальпии водяного пара, которая больше энтальпии воды.

  • Water droplets — энтальпия добавляемой или удаляемой влаги соответствует энтальпии воды, которая меньше энтальпии водяного пара.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Moisture and trace gas source значение Constant.

Значения

Water vapor | Water droplets
Значение по умолчанию

Water vapor
Имя для программного использования

moisture_source_phase
Вычисляемый

Нет

# Condensation on wall surface — влияние конденсата на холодной поверхности трубы, контактирующей с объемом влажного воздуха

Details

Установка этого флажка позволяет моделировать эффект конденсации на холодной поверхности трубы, контактирующей с объемом влажного воздуха.

Значение по умолчанию

false (выключено)
Имя для программного использования

wall_condensation
Вычисляемый

Нет

# Added moisture temperature specification — метод определения температуры добавленной влаги
Atmospheric temperature | Specified temperature

Details

Выберите метод определения температуры влажности:

  • Atmospheric temperature — используйте температуру окружающей среды.

  • Specified temperature — укажите значение, используя параметр Temperature of added moisture.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Moisture and trace gas source значение Constant.

Значения

Atmospheric temperature | Specified temperature
Значение по умолчанию

Atmospheric temperature
Имя для программного использования

moisture_temperature_type
Вычисляемый

Нет

# Water droplets evaporation time constant — постоянная времени испарения
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Характерное время, за которое капли воды испаряются, превращаясь в пар.

Единицы измерения

s | ns | us | ms | min | hr | d
Значение по умолчанию

0.001 s
Имя для программного использования

evaporation_time_constant
Вычисляемый

Да

# Moisture and trace gas source — источник влаги и примесных газов
None | Constant | Controlled

Details

Этот параметр управляет использованием порта S и предоставляет следующие возможности для моделирования уровней влаги и примесного газа внутри блока:

  • None — в блок не вводится и из него не извлекается влажность или примесный газ. Порт S скрыт. Это значение используется по умолчанию.

  • Constant — влага и примесные газы вводятся в блок или извлекаются из него с постоянным расходом. Порт S не используется.

  • Controlled — влага и примесные газы вводятся в блок или извлекаются из него с изменяющимся во времени расходом. Порт S доступен. Подключите к этому порту блоки (или несколько блоков) из библиотеки Moist Air: Sources.

Значения

None | Constant | Controlled
Значение по умолчанию

None
Имя для программного использования

moisture_trace_gas_source
Вычисляемый

Нет

# Water vapor evaporated from liquid or condensed to liquid — добавлять или удалять водяной пар

Details

Выберите способ добавления или удаления водяного пара блоком:

  • Если флажок снят, энтальпия добавленной или удаленной влаги соответствует энтальпии водяного пара, которая больше энтальпии воды.

  • Если флажок установлен, энтальпия добавленной или удаленной влаги соответствует энтальпии воды, которая меньше энтальпии водяного пара.

При добавлении водяного пара он испаряется из жидкости, и скрытая теплота выделяется связанным объемом жидкости. При удалении водяного пара он конденсируется в жидкость, и скрытая теплота выделяется связанному объему жидкости.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Moisture and trace gas source значение Constant, а для параметра Moisture added or removed значение Water vapor.

Значение по умолчанию

false (выключено)
Имя для программного использования

vapor_from_liquid
Вычисляемый

Нет

Трение и теплопередача

# Laminar friction constant for Darcy friction factor — влияние геометрии трубы на потери на вязкое трение

Details

Безразмерный коэффициент, определяющий влияние геометрии поперечного сечения трубы на потери на вязкое трение в ламинарном режиме течения. Типовые значения: 64 для круглого сечения, 57 для квадратного сечения, 62 для прямоугольного сечения с соотношением сторон 2 и 96 для тонкого кольцевого сечения [1].

Значение по умолчанию

64
Имя для программного использования

shape_factor
Вычисляемый

Да

# Nusselt number for laminar flow heat transfer — отношение конвективной теплопередачи к кондуктивной

Details

Отношение конвективного к кондуктивному теплообмену в ламинарном режиме течения. Его значение зависит от геометрии поперечного сечения трубы и тепловых граничных условий стенки трубы, таких как постоянная температура или постоянный тепловой поток. Типовое значение 3.66 для круглого поперечного сечения с постоянной температурой стенки [2].

Значение по умолчанию

3.66
Имя для программного использования

Nu_laminar
Вычисляемый

Да

# Internal surface absolute roughness — средняя глубина всех поверхностных дефектов на внутренней поверхности трубы
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Средняя глубина всех поверхностных дефектов на внутренней поверхности трубы, влияющих на потери давления в турбулентном режиме течения.

Единицы измерения

m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию

1.5e-5 m
Имя для программного использования

roughness
Вычисляемый

Да

# Aggregate equivalent length of local resistances — суммарная длина всех местных сопротивлений, присутствующих в трубе
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Суммарная длина всех местных сопротивлений, присутствующих в трубе. К местным сопротивлениям относятся изгибы, фитинги, арматура, входы и выходы труб. Влияние местных сопротивлений заключается в увеличении эффективной длины сегмента трубы. Эта длина добавляется к геометрической длине трубы только для расчета трения. Объем влажного воздуха зависит только от геометрической длины трубы, определяемой параметром Pipe length.

Единицы измерения

m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию

0.1 m
Имя для программного использования

length_add
Вычисляемый

Да

# Laminar flow upper Reynolds number limit — число Рейнольдса, выше которого поток начинает переходить от ламинарного к турбулентному

Details

Число Рейнольдса, выше которого течение начинает переходить от ламинарного к турбулентному. Это число равно максимальному числу Рейнольдса, соответствующему полностью развитому ламинарному потоку.

Значение по умолчанию

2000
Имя для программного использования

Re_laminar
Вычисляемый

Да

# Turbulent flow lower Reynolds number limit — число Рейнольдса, ниже которого поток начинает переходить от турбулентного к ламинарному

Details

Число Рейнольдса, ниже которого течение начинает переходить из турбулентного в ламинарное. Это число равно минимальному числу Рейнольдса, соответствующему полностью развитому турбулентному течению.

Значение по умолчанию

4000
Имя для программного использования

Re_turbulent
Вычисляемый

Да

Main

# Hydraulic diameter — диаметр эквивалентной цилиндрической трубы с такой же площадью поперечного сечения
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Диаметр эквивалентной цилиндрической трубы с такой же площадью поперечного сечения.

Единицы измерения

m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию

0.1 m
Имя для программного использования

hydraulic_diameter
Вычисляемый

Да

# Cross-sectional area — площадь поперечного сечения трубы
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь сечения трубы в направлении, перпендикулярном направлению потока.

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

port_area
Вычисляемый

Да

# Pipe length — длина трубы
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Длина трубы вдоль направления потока.

Единицы измерения

m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi
Значение по умолчанию

5 m
Имя для программного использования

length
Вычисляемый

Да

Литература

  1. White, F. M., Fluid Mechanics. 7th Ed, Section 6.8. McGraw-Hill, 2011.

  2. Cengel, Y. A., Heat and Mass Transfer — A Practical Approach. 3rd Ed, Section 8.5. McGraw-Hill, 2007.

  3. Mitchell, John W., and James E. Braun. Principles of Heating, Ventilation, and Air Conditioning in Buildings. Wiley, 2013.

Примеры