Резкое изменение площади поперечного сечения (ТЖ)

Резкое изменение площади поперечного сечения канала в сети теплопроводной жидкости.

Тип: EngeeFluids.ThermalLiquid.Fittings.AreaChange

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Thermal Liquid/Pipes & Fittings/Sudden Area Change (TL)

Описание

Блок Резкое изменение площади поперечного сечения (ТЖ) моделирует незначительные потери давления, возникающие при резком изменении площади поперечного сечения канала. Изменение площади представляет собой сужение от порта A к порту B и расширение от порта B к порту A. Этот компонент является адиабатическим. Он не обменивается теплом с окружающей средой.

На рисунке показана схема внезапного изменения площади поперечного сечения канала.

sudden area change tl 1 ru

Падение давления при внезапном расширении обусловлено главным образом турбулентным перемешиванием в зоне расширения. При резком сужении оно обусловлено отрывом потока на входе в зону сужения. На рисунке показаны зоны расширения и сужения при резком изменении площади.

sudden area change tl 2 ru

Сохранение массы

Уравнение сохранения массы при резком изменении площади имеет вид

где и — массовые расходы через порты A и B.

Сохранение импульса

Уравнение сохранения импульса при резком изменении площади имеет вид

где

и — давления на портах A и B;
— средний массовый расход;
— средняя плотность жидкости;
и — площади поперечного сечения канала в портах A и B;
— потери механической энергии из-за резкого изменения площади.

Потери механической энергии составляют

где — коэффициент потерь.

Если для параметра Метод расчета коэффициента потерь установлено значение Полуэмпирическая корреляция, то коэффициент потерь при внезапном расширении вычисляется как

а при внезапном сужении

где

— поправочный коэффициент в зоне расширения;
— поправочный коэффициент в зоне сужения.

В переходной зоне между резким расширением и резким сужением коэффициент потерь сглаживается с помощью кубической полиномиальной функции:

где

где — величина порогового массового расхода, при котором возникает реверсивный поток:

Если параметр Метод расчета коэффициента потерь имеет значение Табличные данные - коэффициент потерь от числа Рейнольдса, то блок получает коэффициент потерь из табличных данных, представленных в виде функции числа Рейнольдса.

Сохранение энергии

Уравнение сохранения энергии при резком изменении площади имеет вид

где и — расходы энергии через порты A и B при резком изменении площади канала.

Допущения и ограничения

Поток является несжимаемым. Плотность жидкости предполагается постоянной в области резкого изменения площади.

Порты

Ненаправленные

# A — входное или выходное отверстие
теплопроводная жидкость

Details

Входное или выходное отверстие для жидкости в участок с резким изменением площади канала.

Имя для программного использования

port_a

# B — входное или выходное отверстие
теплопроводная жидкость

Details

Входное или выходное отверстие для жидкости в участок с резким изменением площади канала.

Имя для программного использования

port_b

Параметры

# Метод расчета коэффициента потерь — модель гидравлических потерь
Полуэмпирическая корреляция | Табличные данные - коэффициент потерь от числа Рейнольдса

Details

Модель для расчета гидравлических потерь из-за резкого изменения площади. Выберите Полуэмпирическая корреляция, чтобы автоматически рассчитать коэффициент потерь по площади поперечного сечения в портах A и B. Выберите Табличные данные - коэффициент потерь от числа Рейнольдса, чтобы задать в виде таблицы значения коэффициента потерь в зависимости от числа Рейнольдса потока.

Значения	`Semi-empirical correlation` \| `Tabulated data - loss coefficient vs. Reynolds number`
Значение по умолчанию	`Semi-empirical correlation`
Имя для программного использования	`loss_type`
Вычисляемый	Нет

# Площадь поперечного сечения отверстия порта A — площадь поперечного сечения порта A
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения канала на порту A. Это значение должно быть больше площади поперечного сечения B.

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	`0.02 m^2`
Имя для программного использования	`port_a_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения отверстия порта B — площадь поперечного сечения порта B
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения канала на порту B. Это значение должно быть меньше площади поперечного сечения A.

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_b_area`
Вычисляемый	Да

# Поправочный коэффициент сжатия — поправочный коэффициент в зоне сужения

Details

Поправочный коэффициент для корректировки значения коэффициента потерь в зоне сужения канала. Блок умножает коэффициент потерь, рассчитанный по полуэмпирическому выражению, на этот коэффициент.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Метод расчета коэффициента потерь значение Полуэмпирическая корреляция.

Значение по умолчанию	`1.0`
Имя для программного использования	`k_contraction`
Вычисляемый	Да

# Поправочный коэффициент расширения — поправочный коэффициент в зоне расширения

Details

Поправочный коэффициент для корректировки значения коэффициента потерь в зоне расширения канала. Блок умножает коэффициент потерь, рассчитанный по полуэмпирическому выражению, на этот коэффициент.

Зависимости

Значение по умолчанию	`1.0`
Имя для программного использования	`k_expansion`
Вычисляемый	Да

# Критическое число Рейнольдса — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока

Details

Число Рейнольдса, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами на участке сужения при резком изменении площади.

Зависимости

Значение по умолчанию	`150.0`
Имя для программного использования	`Re_critical`
Вычисляемый	Да

# Вектор чисел Рейнольдса — вектор значений чисел Рейнольдса для табличной параметризации

Details

Вектор чисел Рейнольдса для табличной параметризации коэффициентов потерь. Значения коэффициентов потерь Вектор коэффициента потерь при сжатии и Вектор коэффициента потерь при расширении задаются при этих числах Рейнольдса.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Метод расчета коэффициента потерь значение Табличные данные - коэффициент потерь от числа Рейнольдса.

Значение по умолчанию	`[10.0, 20.0, 30.0, 40.0, 50.0, 100.0, 200.0, 500.0, 1000.0, 2000.0]`
Имя для программного использования	`Re_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициента потерь при сжатии — вектор коэффициентов потерь при сужении для табличной параметризации

Details

Вектор коэффициентов потерь при сужении. Укажите коэффициенты потерь в зависимости от значения числа Рейнольдса Вектор чисел Рейнольдса. Блок использует векторы чисел Рейнольдса и коэффициентов потерь для построения одномерной таблицы поиска.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[5.0, 2.7, 1.8, 1.46, 1.3, 0.9, 0.65, 0.42, 0.3, 0.2]`
Имя для программного использования	`C_contraction_loss_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициента потерь при расширении — вектор коэффициентов потерь при расширении для табличной параметризации

Details

Вектор коэффициентов потерь при расширении. Укажите коэффициенты потерь в зависимости от значения числа Рейнольдса Вектор чисел Рейнольдса. Блок использует векторы чисел Рейнольдса и коэффициентов потерь для построения одномерной таблицы поиска.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[3.1, 2.3, 1.65, 1.35, 1.15, 0.9, 0.75, 0.65, 0.9, 0.65]`
Имя для программного использования	`C_expansion_loss_vector`
Вычисляемый	Да