Документация Engee

Заданные свойства теплоносителя (ТЖ)

Задает свойства предопределенной жидкости для сети теплопроводной жидкости.

Тип: EngeeFluids.ThermalLiquid.Utilities.PredefinedProperties

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Thermal Liquid/Utilities/Thermal Liquid Predefined Properties (TL)

Описание

Блок Заданные свойства теплоносителя (ТЖ) задает свойства жидкости для сети теплопроводной жидкости в соответствии со свойствами предопределенной жидкости. Доступные жидкости включают чистую воду, водные смеси, дизельное топливо, авиационное топливо Jet A и масло SAE 5W-30. Вы можете использовать этот блок в качестве альтернативы блоку Свойства теплопроводной жидкости (ТЖ). Если вы не укажете жидкость, то в системе будут использованы значения по умолчанию.

Заданные свойства жидкости определяются в табличной форме как функции температуры и давления. Во время моделирования свойства сети задаются линейной интерполяцией между точками данных. Табличные данные для водных смесей предоставляются для заданной массовой или объемной концентрации.

Все свойства жидкости, обычно задаваемые в блоке Свойства теплопроводной жидкости (ТЖ), определены в этом блоке. Эти свойства включают плотность, объемный модуль упругости и коэффициент теплового расширения, удельную внутреннюю энергию и удельную теплоемкость, а также кинематическую вязкость и теплопроводность. Указанные свойства действительны в ограниченном диапазоне температур и давлений, характерных для выбранной жидкости и зависящих, в случае смесей, от указанной концентрации. Моделирование допускается только в пределах этого диапазона.

Диапазоны допустимости

Диапазоны допустимости определяются в блоке как матрицы нулей и единиц. Каждая строка соответствует табличной температуре, а каждый столбец — табличному давлению. Ноль обозначает недопустимую точку, а единица — допустимую. Эти матрицы значений допустимости являются внутренними для блока и не могут быть изменены.

В большинстве случаев матрицы значений допустимости извлекаются непосредственно из табличных данных. Границы давления смесей гликоля и глицерина недоступны и получаются явно из параметров блока. На рисунке ниже показан пример диапазона допустимости для воды. Заштрихованные квадраты указывают области температуры и давления за пределами диапазона допустимости.

thermal liquid predefined properties tl 1 ru

Вода

Свойства воды допустимы в диапазоне между тройной точкой, когда температура и давление жидкости достигают 273.160 К и 611.657 Па, и критической точкой, когда температура и давление жидкости достигают 647.096 К и 22.064 МПа. Давления ниже точки насыщения для данной температурной строки в матрице достоверности имеют значение 0.

Морская вода (модель MIT)

Свойства морской воды допустимы при температурах от 0°C до 120°C (от 273.15 K до 393.15 K) и при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 12 МПа. Давления ниже точки насыщения для данных значений температур (и при заданном уровне концентрации) в матрице достоверности имеют значение 0. Концентрация смеси может варьироваться от 0 до 0.12 по массе.

Смесь этиленгликоля и воды

Свойства смеси этиленгликоля и воды допустимы в температурном диапазоне, определяемом концентрацией смеси и при давлениях в пределах минимальных и максимальных значений, указанных в параметрах блока (расширенных горизонтально, чтобы охватить ширину строк температуры).

Нижняя граница температуры всегда является наименьшим из двух значений: минимальной температуры, полученной из имеющихся данных, и точки замерзания смеси (смесь должна находиться в жидком состоянии). Верхняя граница температуры всегда является максимальной температурой, полученной на основе имеющихся данных. Концентрация смеси может варьироваться от 0 до 0.6, если используется массовая доля, или от 0 до 1, если используется объемная доля.

Смесь пропиленгликоля и воды

Свойства смеси пропиленгликоля и воды допустимы в диапазонах температур и давлений, описанных для смеси этиленгликоля и воды. Концентрация смеси может варьироваться от 0 до 0.6, если используется массовая доля, или от 0.1 до 0.6, если используется объемная доля.

Смесь глицерина и воды

Свойства смеси глицерина и воды допустимы в диапазонах температур и давлений, описанных для смеси этиленгликоля и воды. Концентрация смеси может варьироваться от 0 до 0.6 в пересчете на массовую долю. Все свойства расширяются до 100°C следующим образом:

  • плотность — квадратичная аппроксимация;

  • термическая производная плотности, — линейная аппроксимация;

  • удельная теплоемкость — линейная аппроксимация;

  • удельная внутренняя энергия — линейная аппроксимация;

  • кинематическая вязкость — экспоненциальная аппроксимация, основанная на верхней половине исходного температурного диапазона;

  • динамическая вязкость — экспоненциальная аппроксимация, основанная на верхней половине исходного температурного диапазона;

  • число Прандтля — экспоненциальная аппроксимация, основанная на верхней половине исходного температурного диапазона.

Авиационное топливо Jet-A

Свойства топлива Jet-A допустимы при температурах от −50,93°C до 372.46°C (от 222.22 K до 645.61 K) и при давлениях выше точки насыщения и до максимального значения 2.41 МПа. Давления ниже точки насыщения для данной температурной строки в матрице достоверности имеют значение 0.

Дизельное топливо

Свойства дизельного топлива допустимы при температурах от −34.95°C до 417.82°C (от 238.20 K до 690.97 K) и при давлениях выше точки насыщения и до максимального значения 2.29 МПа. Давления ниже точки насыщения для данной температурной строки в матрице достоверности имеют значение 0.

SAE 5W-30

Свойства топлива SAE 5W-30 получены на основе данных, охватывающих диапазоны температур и давлений для каждого параметра. Блок использует измеренные значения параметров в диапазоне температур от 29.85°C до 74.85°C (от 303 K до 348 K) и давлений от 7 МПа до 82 МПа. Блок экстраполирует данные за пределы этого диапазона до −38°C и 200°C (от 235.15 K до 473.15 K) и до 0.01 МПа и 100 МПа. Способ сглаживания и экстраполяции данных зависит от типа данных:

  • плотность — блок использует квадратичную аппроксимацию. Блок аппроксимирует экстраполированные области с помощью основных соотношений объемного модуля и -параметра;

  • объемный модуль упругости — блок использует основное соотношение с плотностью, основанное на квадратичной аппроксимации плотности. Блок использует линейную экстраполяцию в области экстраполяции;

  • термическая производная плотности, — в блоке используется фундаментальное соотношение с плотностью, основанное на квадратичной аппроксимации плотности. В области экстраполяции используется линейная экстраполяция;

  • удельная теплоемкость — блок использует линейную экстраполяцию в области экстраполяции. Зависимость от давления отсутствует;

  • теплопроводность — блок использует линейную экстраполяцию в области экстраполяции. Зависимость от давления отсутствует;

  • кинематическая вязкость — в блоке используется фундаментальное соотношение с аппроксимацией динамической вязкости и плотности;

  • динамическая вязкость — в блоке используется экспоненциальная аппроксимация по температуре и линейная аппроксимация по давлению;

  • число Прандтля — в блоке используется фундаментальное соотношение с аппроксимацией удельной теплоемкости, динамической вязкости и теплопроводности.

Вычисляемые свойства

Плотность и коэффициенты теплового расширения водных смесей гликоля и глицерина определяются из параметров блока. Плотность жидкости в зависимости от давления и температуры рассчитывается следующим образом:

где

  • — температура в сети;

  • — давление в сети;

  • — плотность жидкости;

  • — опорное давление, соответствующее таблицам свойств жидкости;

  • — изотермический объемный модуль упругости.

Изменение плотности жидкости оценивается следующим образом:

Коэффициент теплового расширения рассчитывается следующим образом:

Порты

Ненаправленные

# A — порт подключения
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соединяющий блок с сетью, для которой нужно задать необходимые свойства жидкости. Выбранная в этом блоке жидкость применяется ко всей сети. К той же сети нельзя подключать другие блоки Свойства теплопроводной жидкости (ТЖ) или Заданные свойства теплоносителя (ТЖ).

Имя для программного использования

port

Параметры

Параметры

# Список теплоносителей — выбор рабочей жидкости
Вода | Морская вода (модель MIT) | Смесь этиленгликоля и воды | Смесь пропиленгликоля и воды | Смесь глицерина и воды | Авиационное топливо Jet-A | Дизельное топливо | SAE 5W-30

Details

Задает свойства жидкости в вашей сети. Доступные жидкости включают чистую воду, водные смеси, моторные масла и топливо.

Значения

Water | Seawater (MIT model) | Ethylene glycol and water mixture | Propylene glycol and water mixture | Glycerol and water mixture | Aviation fuel Jet-A | Diesel fuel | SAE 5W-30

Значение по умолчанию

Water

Имя для программного использования

fluid_type

Вычисляемый

Нет

# Атмосферное давление — атмосферное давление в сети теплопроводной жидкости
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Абсолютное давление внешней среды присоединенной сети теплопроводной жидкости. Значение по умолчанию соответствует нормальному атмосферному давлению.

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_ref

Вычисляемый

Да

# Давление и температура выходят за пределы допустимого диапазона — уведомление при выходе значений давления или температуры за переделы допустимого диапазона
Ничего | Ошибка

Details

Выберите, что произойдет, если давление или температура жидкости выйдут за пределы допустимого диапазона во время моделирования:

  • Ничего — блок не возвращает ошибку, если свойства выходят за пределы допустимого диапазона;

  • Ошибка — блок возвращает ошибку и останавливает моделирование.

Значения

None | Error

Значение по умолчанию

Error

Имя для программного использования

assert_action

Вычисляемый

Нет

# Массовая доля растворенной соли (соленость) — масса соли, деленная на общую массу солевого раствора

Details

Отношение массы соли, содержащейся в солевом растворе, к общей массе этого раствора. Задается в виде безразмерного значения в диапазоне (0, 0.12].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Морская вода (модель MIT).

Значение по умолчанию

0.0035

Имя для программного использования

c_m_sea_water

Вычисляемый

Да

# Тип концентрации — концентрация по массе или объему
Объемная доля | Массовая доля

Details

Указывается, как измеряется концентрация растворенного в воде этиленгликоля или пропиленгликоля: по массе или по объему.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Смесь этиленгликоля и воды или Смесь пропиленгликоля и воды.

Значения

Volume fraction | Mass fraction

Значение по умолчанию

Volume fraction

Имена для программного использования

ethylene_glycol_concentration_parameterization, propylene_glycol_concentration_parameterization

Вычисляемый

Нет

# Объемная доля этиленгликоля — объем этиленгликоля, деленный на объем водной смеси

Details

Объем этиленгликоля, присутствующего в водной смеси, деленный на общий объем этой смеси. Задается в виде безразмерного значения в диапазоне (0, 1.0].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Смесь этиленгликоля и воды, а для параметра Тип концентрации значение Объемная доля.

Значение по умолчанию

0.1

Имя для программного использования

c_V_ethylene_glycol

Вычисляемый

Да

# Изотермический модуль объемной упругости — показатель сжимаемости жидкости, заданный при постоянной температуре
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Объемный модуль упругости водной смеси при постоянной температуре. Объемный модуль упругости измеряет изменение давления, необходимое для того, чтобы вызвать относительное изменение объема жидкости.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Смесь этиленгликоля и воды, Смесь пропиленгликоля и воды или Смесь глицерина и воды.

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

2.1791 GPa

Имена для программного использования

bulk_modulus_const_ethylene_glycol, bulk_modulus_const_propylene_glycol, bulk_modulus_const_glycerol

Вычисляемый

Да

# Минимальное допустимое давление — минимальное допустимое давление в сети теплопроводной жидкости
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Минимальное давление в сети теплопроводной жидкости.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Смесь этиленгликоля и воды, Смесь пропиленгликоля и воды или Смесь глицерина и воды.

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

0.01 MPa

Имена для программного использования

p_min_ethylene_glycol, p_min_propylene_glycol, p_min_glycerol

Вычисляемый

Да

# Максимально допустимое давление — максимальное допустимое давление в сети теплопроводной жидкости
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Максимальное давление в сети теплопроводной жидкости.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Смесь этиленгликоля и воды, Смесь пропиленгликоля и воды или Смесь глицерина и воды.

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

50.0 MPa

Имена для программного использования

p_max_ethylene_glycol, p_max_propylene_glycol, p_max_glycerol

Вычисляемый

Да

# Массовая доля этиленгликоля — масса этиленгликоля, деленная на массу водной смеси

Details

Масса этиленгликоля, присутствующего в водной смеси, деленная на общую массу этой смеси. Задается в виде безразмерного значения в диапазоне (0, 0.6].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Смесь этиленгликоля и воды, а для параметра Тип концентрации значение Массовая доля.

Значение по умолчанию

0.1

Имя для программного использования

c_m_ethylene_glycol

Вычисляемый

Да

# Объемная доля пропиленгликоля — объем пропиленгликоля, деленный на объем водной смеси

Details

Объем пропиленгликоля, присутствующего в водной смеси, деленный на общий объем этой смеси. Задается в виде безразмерного значения в диапазоне [0.1, 0.6].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Смесь пропиленгликоля и воды, а для параметра Тип концентрации значение Объемная доля.

Значение по умолчанию

0.1

Имя для программного использования

c_V_propylene_glycol

Вычисляемый

Да

# Массовая доля пропиленгликоля — масса пропиленгликоля, деленная на массу водной смеси

Details

Масса пропиленгликоля, присутствующего в водной смеси, деленная на общую массу этой смеси. Задается в виде безразмерного значения в диапазоне (0, 0.6].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Смесь пропиленгликоля и воды, а для параметра Тип концентрации значение Массовая доля.

Значение по умолчанию

0.1

Имя для программного использования

c_m_propylene_glycol

Вычисляемый

Да

# Массовая доля глицерина — масса глицерина, деленная на массу водной смеси

Details

Масса глицерина, присутствующего в водной смеси, деленная на общую массу этой смеси. Задается в виде безразмерного значения в диапазоне (0, 0.6].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Список теплоносителей значение Смесь глицерина и воды, а для параметра Тип концентрации значение Массовая доля.

Значение по умолчанию

0.1

Имя для программного использования

c_m_glycerol

Вычисляемый

Да

Литература

  1. Massachusetts Institute of Technology (MIT), Thermophysical properties of seawater database. http://web.mit.edu/seawater.

  2. K.G. Nayar, M.H. Sharqawy, L.D. Banchik, J.H. Lienhard V, Thermophysical properties of seawater: A review and new correlations that include pressure dependence, Desalination, Vol. 390, pp. 1–24, 2016.

  3. M.H. Sharqawy, J.H. Lienhard V, S.M. Zubair, Thermophysical properties of seawater: A review of existing correlations and data, Desalination and Water Treatment, Vol. 16, pp. 354–380.