Теплообменник (труба в трубе) (ТГ)#
Внешний вид блока в REPEAT VISION#
Блок Теплообменник (труба в трубе) (ТГ) моделирует процесс теплообмена между двумя средами, разделенными стенкой.
Расчет теплового потока между средами осуществляется по методу NTU, режим Прямоток или Противоток определяется автоматически в зависимости от знаков массового расхода в теплообменнике.
1. Расчет потерь давления (1), (2) :
где:
\(\dot m_{A}\) и \(\dot m_{B}\) - массовый расход через входной и выходной порт;
\(\mu_{A}\) и \(\mu_{B}\) - динамическая вязкость жидкости для входного и выходного порта;
\(\mu_{A}\) и \(\mu_{B}\) - динамическая вязкость жидкости для входного и выходного порта;
\(Re_{A}\) и \(Re_{B}\) - число Рейнольдса для входного и выходного порта;
\(K_{потерь}\) - коэффициент потерь давления;
\(Re_{L}\) - верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения;
\(Re_{T}\) - нижний предел числа Рейнольдса для турбулентного течения;
\(S_{мин}\) - минимальная площадь проходного сечения;
\(d_{г}\) - гидравлический диаметр для расчета потерь давления:
\(d_{г} = d_{внеш} - d_{вн}\)
где:
\(d_{внеш}\) - внешний диаметр кольцевого зазора;
\(d_{вн}\) - внутренний диаметр кольцевого зазора.
2. Расчёт массового расхода
Закон сохранения массы (3) :
3. Баланс импульса (4) :
где:
\(p_A\) и \(p_B\) — давление входного и выходного порта;
\(Δp_{loss}^{A}\) и \(Δp_{loss}^{B}\) – потери давления между входным портом и центром трубы и между центром трубы и выходным портом соответственно.
4.Энергетический баланс
Закон сохранения энергии (5) :
где:
\(\phi_А\) - поток энергии на входе;
\(\phi_В\) - поток энергии на выходе;
\(Q\) - тепловой поток через стенку:
\(E\) - полная внутренняя энергия (6) :
где:
\(\bar ρ\) – средняя плотность жидкости;
\(u\) - удельная внутренняя энергия жидкости;
\(V\) - объем жидкости в теплообменнике.
5. Расчет теплового потока
Тепловой поток определяется по методу NTU (7) :
где:
\(Q_{1}\) и \(Q_{2}\) - тепловой поток для среды 1 и среды 2;
\(Q_{макс}\) - максимально возможный тепловой поток между средой 1 и средой 2 при заданных рабочих условиях;
\(\epsilon\) - коэффициент эффективности ( 0 < ε < 1).
\(Q_{макс} = С_{мин}(T_{1вх} - T_{2вх})\)
где:
\(С_{мин} = min(\dot m_{1}c_{p1}, \dot m_{2}c_{p2})\)
\(\dot m_{1}\) и \(\dot m_{2}\) - массовый расход для среды 1 и среды 2;
\(c_{p1}\) и \(c_{p2}\) - удельная теплоемкость для среды 1 и среды 2;
\(T_{1вх}\) и \(T_{2вх}\) - температура на входе в теплообменник для среды 1 и среды 2.
Определение коэффициента эффективности для концентричных труб
Противоток (8):
Прямоток (9):
где:
\(С_{отн} = \frac{C_{мин}}{C_{макс}}\);
\(NTU\) = \(\frac{1}{C_{мин}R_{полн}}\) - число единиц переноса;
\(R_{полн}\) - полное термическое сопротивление стенки (10) :
где:
\(\alpha_{1}\) и \(\alpha_{2}\) - коэффициент теплоотдачи для среды 1 и среды 2;
\(F_{1}\) и \(F_{2}\) - площадь поверхности теплообмена для среды 1 и среды 2;
\(R_{стенки}\) - термическое сопротивление стенки.
1. Свойства#
Свойство |
Значение по умолчанию |
Описание |
Единицы измерения |
|---|---|---|---|
Минимальная площадь проходного сечения (среда 1) |
0.01 |
- |
м\(^2\) |
Гидравлический диаметр для расчета потерь давления (среда 1) |
0.1 |
- |
м |
Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения (среда 1) |
2000.0 |
- |
- |
Нижний предел числа Рейнольдса для турбулентного течения (среда 1) |
4000.0 |
- |
- |
Коэффициент потерь давления (среда 1) |
0.1 |
- |
- |
Коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке (среда 1) |
100.0 |
- |
Вт/м²·°C |
Площадь поверхности теплообмена (среда 1) |
0.01 |
- |
м\(^2\) |
Объем среды в теплообменнике (среда 1) |
0.5 |
- |
м\(^2\) |
Начальная температура среды в теплообменнике (среда 1) |
20.0 |
- |
°C |
Минимальная площадь проходного сечения (среда 2) |
0.01 |
- |
м\(^2\) |
Гидравлический диаметр для расчета потерь давления (среда 2) |
0.1 |
- |
м |
Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного течения (среда 2) |
2000.0 |
- |
- |
Нижний предел числа Рейнольдса для турбулентного течения (среда 2) |
4000.0 |
- |
- |
Коэффициент потерь давления (среда 2) |
0.1 |
- |
- |
Коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке (среда 2) |
100.0 |
- |
Вт/м²·°C |
Площадь поверхности теплообмена (среда 2) |
0.01 |
- |
м\(^2\) |
Объем среды в теплообменнике (среда 2) |
0.5 |
- |
м\(^2\) |
Начальная температура среды в теплообменнике (среда 2) |
20.0 |
- |
°C |
Термическое сопротивление стенки |
1.6E-4 |
- |
°C/Вт |
2. Входы и выходы#
Параметры |
Вход/Выход |
Описание |
Единицы измерения |
Тип порта |
|---|---|---|---|---|
Вход среды 1 |
Вход |
- |
- |
Теплогидравлика |
Вход среды 2 |
Вход |
- |
- |
Теплогидравлика |
Выход среды 1 |
Выход |
- |
- |
Теплогидравлика |
Выход среды 2 |
Выход |
- |
- |
Теплогидравлика |
Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков