Specific Dissipation Heat Exchanger Interface (TL)

Страница в процессе разработки.

Тепловой интерфейс между теплопроводной жидкостью и окружающей средой.

Тип: EngeeFluids.HeatExchangers.SpecificDissipation.Interfaces.ThermalLiquid

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Specific Dissipation Heat Exchanger Interface (TL) моделирует перепад давления и изменение температуры теплопроводной жидкости по мере его прохождения по тепловому интерфейсу, например, через теплообменник. Теплопередача через тепловой интерфейс не учитывается. См. схему блока Heat Exchanger (TL-TL) для примера объединения двух блоков.

Перепад давления рассчитывается как функция массового расхода на основе табличных данных, заданных при некотором опорном давлении и температуре. Расчет основан на линейной интерполяции, если массовый расход попадает в пределы табличных данных, и на экстраполяции по соседним элементам в противном случае. Другими словами, соседние точки данных соединяются прямолинейными сегментами, причем сегменты на границах массового расхода вытянуты горизонтально наружу.

Линейная интерполяция (слева) и экстраполяция по соседним элементам (справа)

specific dissipation heat exchanger interface tl 1

Расчеты блока основаны на состояниях и свойствах температуры, плотности и удельной внутренней энергии жидкости на входе в тепловой интерфейс. Вход резко меняется с одного порта на другой при возникновении обратного течения, что приводит к разрывам в значениях этих переменных. Для устранения этих разрывов блок сглаживает соответствующие переменные при значениях массового расхода ниже заданного порогового значения.

Сглаживание входной температуры ниже порогового значения массового расхода

specific dissipation heat exchanger interface tl 2

Массовый баланс

Масса может поступать в тепловой интерфейс и выходить из него через порты A и B. Объем интерфейса фиксирован, но сжимаемость жидкости означает, что масса внутри интерфейса может изменяться в зависимости от давления и температуры. Учитывается ли сжимаемость в расчетах блока, зависит от настройки параметра Thermal Liquid dynamic compressibility в группе параметров Effects and Initial Conditions:

где

— массовый расход через ненаправленные порты, связанные с теплопроводной жидкостью;
— внутреннее давление жидкости;
— внутренняя температура жидкости;
— коэффициент изобарического теплового расширения;
— изотермический модуль объемной упругости;
— внутренняя плотность жидкости;
— внутренний объем жидкости.

Если снять флажок с параметра Thermal Liquid dynamic compressibility, жидкость будет считаться несжимаемой, и массовый расход, поступающий через один ненаправленный порт, связанный с теплопроводной жидкостью, должен быть в точности равен массовому расходу, выходящему через другой порт, связанный с теплопроводной жидкостью. В этом случае скорость накопления массы равна нулю.

Энергетический баланс

Энергия может поступать в тепловой интерфейс и выходить из него двумя способами: с потоком жидкости через порты A и B и с тепловым потоком через порт H. Жидкость внутри интерфейса не выполняет никакой работы. Следовательно, скорость накопления энергии во внутреннем объеме жидкости интерфейса должна быть равна сумме потоков энергии через все три порта:

где

— полная энергия во внутреннем объеме жидкости теплового интерфейса;
— поток энергии, поступающий через ненаправленные порты, связанные с теплопроводной жидкостью;
— скорость теплового потока, поступающего через ненаправленный порт, связанный с теплом.

Баланс импульсов

Расчет перепада давления полностью основан на указанных вами табличных данных. Причины перепада давления не рассматриваются, за исключением их возможного влияния на указанные данные. Общий перепад давления между одним ненаправленным портом, связанным с теплопроводной жидкостью, и другим рассчитывается на основе индивидуальных перепадов давления между каждым ненаправленным портом, связанным с теплопроводной жидкостью, и внутренним объемом жидкости:

где

— давление жидкости в ненаправленных портах, связанных с теплопроводной жидкостью;
— перепад давления между ненаправленными портами, связанными с теплопроводной жидкостью, и внутренним объемом жидкости:

где — давление во внутреннем объеме жидкости.

Табличные данные приведены для опорного давления и температуры, на основе которых рассчитывается третий опорный параметр — опорная плотность. Отношение опорной плотности к фактической плотности в порту служит поправочным коэффициентом в отдельных уравнениях перепада давления, каждое из которых определяется как

где

— табличная функция перепада давления;
— плотности жидкости в ненаправленных портах, связанных с теплопроводной жидкостью.

Звездочка обозначает ненаправленный порт, связанный с теплопроводной жидкостью, (A или B), в котором определяется параметр или переменная. Нижний индекс обозначает опорное значение. Плотность на входе в интерфейс сглаживается ниже порогового значения массового расхода за счет введения гиперболического члена :

где — сглаженная плотность на входе, — не сглаженная плотность на том же входе и — плотность во внутреннем объеме жидкости. Гиперболический сглаживающий член определяется как

где — среднее значение массового расхода через ненаправленные порты, связанные с теплопроводной жидкостью, а — пороговое значение массового расхода, заданное в диалоговом окне блока. Это пороговое значение определяет ширину области массового расхода, в пределах которой выполняется сглаживание плотности жидкости. Средний массовый расход определяется как

Порты

Ненаправленные

# A — порт для текучей среды
теплопроводная жидкость

Details

Порт, через который теплопроводная жидкость может входить в тепловой интерфейс и выходить из него.

Имя для программного использования

thermal_liquid_port_a

# B — порт для текучей среды
теплопроводная жидкость

Details

Порт, через который теплопроводная жидкость может входить в тепловой интерфейс и выходить из него.

Имя для программного использования

thermal_liquid_port_b

# H — тепловой режим на входе текучей среды
тепло

Details

Ненаправленный порт, используемый для настройки теплового режима в ненаправленном порту, связанным с теплопроводной жидкостью.

Имя для программного использования

thermal_port

Выход

# CP — изобарная удельная теплоемкость теплопроводной жидкости, кДж/(кг·К)
скаляр

Details

Изобарная удельная теплоемкость теплопроводной жидкости во внутреннем объеме жидкости теплового интерфейса.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# M — массовый расход теплопроводной жидкости, кг/с
скаляр

Details

Массовый расход теплопроводной жидкости во внутреннем объеме для жидкости интерфейса. Выходной сигнал положительный, когда расход направлен из порта A в порт B, и отрицательный в противном случае.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Pressure Loss

# Mass flow rate vector — массовый расход, при котором необходимо указать данные о перепаде давления
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

Массив значений массового расхода, при которых необходимо указать табличные данные о перепаде давления.

Единицы измерения	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
Значение по умолчанию	`[0.3, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5] kg/s`
Имя для программного использования	`mdot_vector`
Вычисляемый	Да

# Pressure drop vector — данные о перепаде давления, соответствующие указанным значениям массового расхода
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Массив значений перепадов давления от входа к выходу, соответствующих табличным данным о массовом расходе.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`[0.003, 0.005, 0.01, 0.025, 0.035, 0.05] MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_vector`
Вычисляемый	Да

Details

Температура, при которой задаются табличные данные о перепаде давления.

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`293.15 K`
Имя для программного использования	`T_inflow_ref`
Вычисляемый	Да

# Reference inflow pressure — давление, при котором задаются табличные данные о перепаде давления
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Давление, при котором задаются табличные данные о перепаде давления. Блок использует этот параметр для расчета третьего опорного параметра — опорной плотности. Опорное значение используется для масштабирования табличных данных о перепаде давления для значений давления и температуры, отличающихся от номинальных условий.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`0.101325 MPa`
Имя для программного использования	`p_inflow_ref`
Вычисляемый	Да

# Mass flow rate threshold for flow reversal — массовый расход, ниже которого необходимо сглаживать числовые данные
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

Массовый расход, ниже которого происходит плавное изменение направления потока для предотвращения разрывов в данных моделирования.

Единицы измерения	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
Значение по умолчанию	`0.001 kg/s`
Имя для программного использования	`mdot_threshold`
Вычисляемый	Да

# Thermal Liquid volume — объем теплопроводной жидкости внутри теплообменника
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

Объем теплопроводной жидкости, находящейся в теплообменнике в любой момент времени. К этому объему применяются начальные условия, заданные в группе параметров Effects and Initial Conditions. Во время моделирования объем остается постоянным.

Единицы измерения	`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`
Значение по умолчанию	`0.01 m^3`
Имя для программного использования	`V_liquid`
Вычисляемый	Да

# Cross-sectional area at ports A and B — площадь сечения потока на портах подачи теплопроводной жидкости
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь сечения потока на портах подачи теплопроводной жидкости. Предполагается, что порты A и B имеют одинаковый размер.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`port_area`
Вычисляемый	Да

Effects and Initial Conditions

# Thermal Liquid dynamic compressibility — возможность моделирования динамики давления внутри теплообменника

Details

Возможность моделирования динамики давления внутри теплообменника. При выборе этого параметра блок исключает производные давления из уравнений сохранения энергии и массы компонентов. Затем давление внутри теплообменника приводится к средневзвешенному значению давлений в двух портах.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`dynamic_compressibility`
Вычисляемый	Да

Details

Температура внутреннего объема теплопроводной жидкости в начале моделирования.

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`293.15 K`
Имя для программного использования	`T_start`
Вычисляемый	Да

# Thermal Liquid initial pressure — давление внутри теплообменника в начале моделирования
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Давление внутреннего объема теплопроводной жидкости в начале моделирования.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`0.101325 MPa`
Имя для программного использования	`p_start`
Вычисляемый	Да