Теплообменник (Г)

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.

Сопротивление стенки тепловому потоку за счет теплопроводности и обратная величина теплопроводности, или произведение теплопроводности на отношение площади поверхности к длине. Сопротивление стенки складывается с конвективным сопротивлением и сопротивлением отложений, чтобы определить общий коэффициент теплопередачи между потоками.

Количество ходов потока через кожух в кожухотрубном теплообменнике.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Ориентация движения теплоносителей значение Кожухотрубное течение.

Тип смешивания теплоносителей в каждом канале. Смешивание в данном контексте — это поперечное движение теплоносителя по мере его движения вдоль канала к выходу. Потоки остаются отдельными друг от друга. Несмешивающиеся потоки часто встречаются в каналах с пластинами, перегородками или ребрами. Эта характеристика влияет на эффективность теплообменника: несмешанные потоки наиболее эффективны, а смешанные — менее.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Ориентация движения теплоносителей значение Кожухотрубное течение.

Число единиц переноса теплоты в каждой опорной точке таблицы поиска эффективности теплообменника. Таблица является двумерной, и в качестве независимых координат выступают число единиц переноса теплоты и коэффициент теплоемкости. Блок выполняет интер- и экстраполяцию опорных точек для определения эффективности при любом значении числа единиц переноса. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Указанные числа должны быть больше нуля и монотонно возрастать слева направо. Размерность этого вектора должна соответствовать количеству строк в таблице Таблица эффективности E(NTU,CR). Если таблица имеет строк и столбцов, то вектор для числа единиц переноса должен быть длиной элементов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Ориентация движения теплоносителей значение Задано таблично.

Значения коэффициента теплоемкости, соответствующие опорным точкам в таблице эффективности теплообменника. Таблица является двумерной, и в качестве независимых координат выступают число единиц переноса теплоты и коэффициент теплоемкости. Блок выполняет интер- и экстраполяцию опорных точек для определения эффективности при любом значении коэффициента теплоемкости. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Коэффициенты должны быть положительными и строго возрастать слева направо. Размерность вектора должна соответствовать числу столбцов в таблице Таблица эффективности E(NTU,CR). Если таблица имеет строк и столбцов, то вектор коэффициентов теплоемкости должен быть длиной элементов.

Коэффициент теплоемкости — это отношение минимального и максимального значения потоковой теплоемкости.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Ориентация движения теплоносителей значение Задано таблично.

Значения эффективности теплообменника в опорных точках двумерной таблицы, заданной по координатам: число единиц переноса теплоты и коэффициент теплоемкости. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения эффективности при произвольных сочетаниях указанных параметров. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Значения эффективности должны быть неотрицательными. Они должны быть упорядочены по строкам в порядке возрастания числа единиц переноса (сверху вниз), и по столбцам — в порядке возрастания коэффициента теплоемкости (слева направо). Количество строк должно соответствовать размерности вектора Вектор числа единиц переноса теплоты NTU, а количество столбцов — размерности вектора Вектор коэффициента теплоемкости CR.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Ориентация движения теплоносителей значение Задано таблично.

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.

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.

Общий объем теплоносителя, содержащейся в канале газа.

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 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.

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 блоке Интерфейс теплообменника (Г).

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 Способ задания потерь давления значение Суммарный коэффициент потерь.

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 Теплообмен E-NTU.

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.

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания коэффициента теплопередачи значение Постоянный коэффициент теплопередачи.

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.

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

Нижняя граница для коэффициента теплопередачи между газом и стенкой. Если расчет дает меньший коэффициент теплопередачи, то значение Минимальный коэффициент теплообмена жидкость-стенка заменяет вычисленное значение.

Характерная длина, пройденная при теплопередаче между газом и стенкой. Эта длина учитывается при расчете гидравлического диаметра, от которого зависит коэффициент теплопередачи и число Рейнольдса в табличных параметризациях теплопередачи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания коэффициента теплопередачи значение Табличный - зависимость коэффициента Колберна от числа Рейнольдса или Табличный - зависимость числа Нуссельта от чисел Прандтля и Рейнольдса.

Постоянное значение числа Нуссельта для ламинарных течений. Число Нуссельта необходимо для расчета коэффициента теплопередачи между теплоносителем и стенкой. Значение по умолчанию соответствует цилиндрической трубе.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания коэффициента теплопередачи значение Зависимость от параметров потока в трубах.

Число Рейнольдса в каждой опорной точке таблицы поиска факторов Колберна. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения фактора Колберна при любом числе Рейнольдса. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Значения чисел Рейнольдса должны быть больше нуля и монотонно возрастать слева направо. Они могут охватывать ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Размерность этого вектора должна соответствовать размерности вектора Вектор коэффициента Колберна для расчета табулированных опорных точек.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания коэффициента теплопередачи значение Табличный - зависимость коэффициента Колберна от числа Рейнольдса.

Фактор Колберна в каждой опорной точке таблицы поиска чисел Рейнольдса. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения числа Рейнольдса при любом факторе Колберна. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Значения фактора Колберна не должны быть отрицательными и должны выстраиваться слева направо в порядке возрастания соответствующих чисел Рейнольдса. Размерность этого вектора должна соответствовать размерности вектора Вектор числа Рейнольдса для коэффициента Колберна для расчета табулированных опорных точек.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания коэффициента теплопередачи значение Табличный - зависимость коэффициента Колберна от числа Рейнольдса.

Число Рейнольдса в каждой опорной точке таблицы поиска чисел Нуссельта. Таблица является двухпараметрической, где в качестве независимых координат используются числа Рейнольдса и Прандтля. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения числа Нуссельта при любом числе Рейнольдса. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Значения чисел Рейнольдса должны быть больше нуля и монотонно возрастать слева направо. Они могут охватывать ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Размерность этого вектора должна соответствовать количеству строк в таблице Табличное представление числа Нуссельта Nu(Re,Pr). Если таблица имеет строк и столбцов, то вектор числа Рейнольдса должен быть длиной элементов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания коэффициента теплопередачи значение Табличный - зависимость числа Нуссельта от чисел Прандтля и Рейнольдса.

Число Прандтля в каждой опорной точке таблицы поиска чисел Нуссельта. Таблица является двухпараметрической, где в качестве независимых координат используются числа Рейнольдса и Прандтля. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения числа Нуссельта при любом числе Прандтля. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Значения чисел Прандтля должны быть больше нуля и монотонно возрастать слева направо. Они могут охватывать ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Размерность этого вектора должна соответствовать количеству столбцов в таблице Табличное представление числа Нуссельта Nu(Re,Pr). Если таблица имеет строк и столбцов, то вектор числа Прандтля должен быть длиной элементов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания коэффициента теплопередачи значение Табличный - зависимость числа Нуссельта от чисел Прандтля и Рейнольдса.

Число Нуссельта в каждой опорной точке таблицы поиска чисел Рейнольдса—Прандтля. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения числа Нуссельта при любой паре чисел Рейнольдса—Прандтля. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению. Определяя число Нуссельта, таблица обеспечивает данные для расчета, на основе которого определяется коэффициент теплопередачи между жидкостью и стенкой.

Число Нуссельта должно быть больше нуля. Каждое значение должно располагаться сверху вниз в порядке возрастания чисел Рейнольдса и слева направо в порядке возрастания чисел Прандтля. Количество строк должно быть равно размерности вектора Вектор числа Рейнольдса для числа Нуссельта, а количество столбцов должно быть равно размерности вектора Вектор чисел Прандтля для числа Нуссельта.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания коэффициента теплопередачи значение Табличный - зависимость числа Нуссельта от чисел Прандтля и Рейнольдса.

Общее расстояние, которое поток должен пройти между портами. В многоходовых кожухотрубных теплообменниках общее расстояние является суммой всех проходов через кожух. В трубных пучках, гофрированных пластинах и других каналах, где поток разделяется на параллельные ветви, это расстояние, пройденное за одну ветвь. Чем длиннее путь потока, тем больше основная потеря давления из-за вязкого трения о стенки.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания потерь давления значение Зависимость от параметров потока в трубах или Табличный - зависимость коэффициента трения Дарси от числа Рейнольдса.

Суммарные местные потери давления, выраженные в длине. Длина прямого канала приводит к эквивалентным потерям, равным сумме существующих локальных сопротивлений отводов, тройников и соединений. Чем больше эквивалентная длина, тем выше потери давления из-за локальных сопротивлений.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания потерь давления значение Зависимость от параметров потока в трубах.

Средняя высота шероховатостей на поверхности стенки, которые приводят к потерям на вязкое трение. Чем больше средняя высота, тем шероховатее стенка и тем больше потери давления из-за вязкого трения. Значение шероховатости поверхности используется для получения коэффициента трения Дарси из соотношения Хааланда.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания потерь давления значение Зависимость от параметров потока в трубах.

Поправка на потерю давления для ламинарного потока. Этот параметр называется коэффициентом формы и может быть использован для получения коэффициента трения Дарси при расчетах потерь давления в ламинарном режиме. Значение по умолчанию соответствует цилиндрическим трубам.

Некоторые дополнительные коэффициенты формы для некруглых сечений могут быть определены из аналитических решений уравнений Навье-Стокса. Воздуховод с квадратным сечением имеет коэффициент формы 56, воздуховод с прямоугольным сечением с соотношением сторон 2:1 имеет коэффициент формы 62, а коаксиальная труба имеет коэффициент формы 96. Тонкий канал между параллельными пластинами также имеет коэффициент формы 96.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания потерь давления значение Зависимость от параметров потока в трубах.

Число Рейнольдса в каждой опорной точке таблицы поиска коэффициента трения Дарси. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения коэффициента трения Дарси при любом числе Рейнольдса. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Значения чисел Рейнольдса должны быть больше нуля и монотонно возрастать слева направо. Они могут охватывать ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Размерность этого вектора должна соответствовать размерности вектора Вектор коэффициента трения Дарси для расчета табулированных опорных точек.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания потерь давления значение Табличный - зависимость коэффициента трения Дарси от числа Рейнольдса.

Коэффициент трения Дарси в каждой опорной точке таблицы поиска чисел Рейнольдса. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения коэффициента трения Дарси при любом числе Рейнольдса. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Значения коэффициента трения Дарси не должны быть отрицательными и должны выстраиваться слева направо в порядке возрастания соответствующих чисел Рейнольдса. Размерность этого вектора должна соответствовать размерности вектора Вектор числа Рейнольдса для коэффициента трения Дарси для расчета табулированных опорных точек.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания потерь давления значение Табличный - зависимость коэффициента трения Дарси от числа Рейнольдса.

Число Рейнольдса в каждой опорной точке таблицы поиска чисел Эйлера. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения числа Эйлера при любом числе Рейнольдса. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Значения чисел Рейнольдса должны быть больше нуля и монотонно возрастать слева направо. Они могут охватывать ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Размерность этого вектора должна соответствовать размерности вектора Вектор числа Эйлера для расчета табулированных опорных точек.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания потерь давления значение Табличный - зависимость числа Эйлера от числа Рейнольдса.

Число Эйлера в каждой опорной точке таблицы поиска чисел Рейнольдса. Блок осуществляет интер- и экстраполяцию значений таблицы для определения числа Рейнольдса при любом числе Эйлера. Интерполяция выполняется с помощью линейной функции, а экстраполяция — к ближайшему значению.

Значения коэффициента трения Дарси не должны быть отрицательными и должны выстраиваться слева направо в порядке возрастания соответствующих чисел Рейнольдса. Размерность этого вектора должна соответствовать размерности вектора Вектор числа Рейнольдса для числа Эйлера для расчета табулированных опорных точек.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ задания потерь давления значение Табличный - зависимость числа Эйлера от числа Рейнольдса.

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.

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.

Нижняя граница для коэффициента теплопередачи между теплоносителем и стенкой. Если расчет дает меньший коэффициент теплопередачи, то значение Минимальный коэффициент теплообмена жидкость-стенка заменяет вычисленное значение.

Температура газа в канале в начале симуляции.

Давление газа в канале в начале симуляции.