Основные допущения и пределы моделирования расчетного кода HS
Описание
Теплогидравлический расчетный код HS (HydroSolver) относится к классу одномерных (1D),
односкоростных кодов.
Такие параметры теплоносителя, как давление, температура, плотность и т.д. изменяются только
в зависимости от одной координаты (x), направленной вдоль течения потока. В этом направлении
весь объем проточной части трубопровода разделяется на конечное число контрольных объемов. В
пределах одного контрольного объема свойства теплоносителя считаются среднесмешанными, а
расход между соседними контрольными объемами вычисляется как скалярная величина, т.е. не
отличается для жидкой и газообразной фаз теплоносителя.
Основными расчетными элементами схемы являются каналы, узлы, тепловые структуры, баки и активное оборудование (насосы, арматура, ступени турбины/компрессора).
При этом предполагается, что весь объем каналов и узлов, связанных между собой, не может быть пустым, а всегда заполнен выбранным одним теплоносителем с теми или иными параметрами.
В процессе расчета замена одного теплоносителя на другой не предусмотрена.
Область использования и пределы применимости кода:
- Код HS может корректно рассчитывать динамику теплогидравлических (термогидродинамических)
процессов при ламинарном и турбулентном режимах течения, теплообмен со стенками различных
геометрий, причем уравнения теплоотдачи вычисляются для каждого контрольного объема
индивидуально, а уравнение теплопроводности для стенки решается в одномерном приближении в
направлении, перпендикулярном течению жидкости.
- Расчетный код не предназначен для моделирования процессов критического течения,
гидравлического удара и/или расчета акустических волн. Процессы, связанные с
«проскальзыванием» паровой составляющей относительно жидкой фазы не могут быть рассчитаны.
Электромагнитные процессы не учитываются.
- Для расчета обтекания тел набегающим потоком внешней среды (аэродинамика, пограничный
слой, сверх- и гиперзвуковое течение) расчетный код также не предназначен. Внешняя среда
может служить только тепловым граничным условием либо источником/стоком теплоносителя.
- При моделировании тепловых структур предполагается, что конструкционные материалы
находятся в твердом недеформированном состоянии, выход за температуру плавления материала не
допускается. Окисление и другие химические процессы не учитываются в расчете.
- Модели баков представляют из себя одно- или двух-точечные модели, в которых параметры
теплоносителя аналогично камерам смешения усредняются по всему объему бака, заполненному
теплоносителем.
- В коде реализована модель пассивных примесей, для которых решается уравнение
массопереноса. Предполагается, что наличие примесей не оказывает влияние на теплофизические
свойства основного теплоносителя (за исключением теплоносителей "Влажный воздух" и "Двухкомпонентная смесь").
Для влажного воздуха концентрации первых двух пассивных примесей характеризуют массовые доли водяного пара
и воды относительно сухого воздуха. Для двухкомпонентной смеси концентрация первой пассивной примеси
характеризует массовую долю основного теплоносителя относительно смеси основного теплоносителя и примесного.
- Модели турбонасосного оборудования и арматуры (кроме идеальных с типовой характеристикой)
требуют наличия табличных данных с соответствующими характеристиками данного устройства
(расходно-напорная характеристика для насоса, гидравлическая характеристика задвижки и т.д.).
Для разных теплоносителей теплофизические свойства заданы в различных диапазонах по давлению и энтальпии.
Ниже приведены ограничения по давлению, энтальпии, температуре для всех представленных в коде теплоносителей:
- Вода:
- Библиотека "voda_lib.dll"
- Pmin: 600 Па
- Pmax: 30000000 Па
- Hmin: 3293.56092443033 Дж/кг
- Hmax: 3706343.72649357 Дж/кг
- Tmin: 1 °C
- Tmax: 600 °C
- Аммиак:
- Библиотека "air_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 10891000 Па
- Hmin: -147811.990218295 Дж/кг
- Hmax: 2222082.55104112 Дж/кг
- Tmin: -76.8294635728067 °C
- Tmax: 781.892016039181 °C
- Воздух:
- Библиотека "air_lib.dll"
- Pmin: 1E-5 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -140131.587820489 Дж/кг
- Hmax: 1357717.86235751 Дж/кг
- Tmin: -140.009917520593 °C
- Tmax: 1222.22427925642 °C
- В интервале по давлению от 10891000 Па до 50000000 Па при расчете теплофизических свойств применяется экстраполяция
- Влажный воздух:
- Библиотека "wet_air_lib.dll"
- Pmin: 600 Па
- Pmax: 22064000 Па
- Hmin: -100026.129405269 Дж/кг
- Hmax: 990169.248877324 Дж/кг
- Tmin: -100 °C
- Tmax: 900 °C
- В интервале по давлению от 10891000 Па до 22064000 Па при расчете теплофизических свойств применяется экстраполяция
- Данные по границам применения теплоносителя приведены для сухого воздуха с нулевыми концентрациями воды и водяного пара
- Фреон R22:
- Библиотека "biphasic_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 10891000 Па
- Hmin: -322670.125791418 Дж/кг
- Hmax: 247629.579456005 Дж/кг
- Tmin: -107.127615930501 °C
- Tmax: 347.181844020604 °C
- Фреон R113:
- Библиотека "biphasic_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 10891000 Па
- Hmin: -20415.3714552597 Дж/кг
- Hmax: 571561.929947992 Дж/кг
- Tmin: -36.22 °C
- Tmax: 541.375242180316 °C
- Фреон R114:
- Библиотека "biphasic_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 10891000 Па
- Hmin: 16963.387762862 Дж/кг
- Hmax: 550166.47760543 Дж/кг
- Tmin: -76.2841295884125 °C
- Tmax: 508.0792190139 °C
- Фреон R123:
- Библиотека "biphasic_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 10891000 Па
- Hmin: -96215.1776077465 Дж/кг
- Hmax: 526599.088760131 Дж/кг
- Tmin: -106.948192370201 °C
- Tmax: 445.159779525733 °C
- Фреон R134a:
- Библиотека "biphasic_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 10891000 Па
- Hmin: -326923.931955505 Дж/кг
- Hmax: 244616.701947228 Дж/кг
- Tmin: -102.957682131781 °C
- Tmax: 279.200449444536 °C
- Фреон R141b:
- Библиотека "biphasic_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 10891000 Па
- Hmin: -103045.438002543 Дж/кг
- Hmax: 607707.52042582 Дж/кг
- Tmin: -97.9489927571938 °C
- Tmax: 430.493850688117 °C
- Аргон:
- Библиотека "ar.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 100379.45937002 Дж/кг
- Hmax: 5545696.36624085 Дж/кг
- Tmin: -273.15 °C
- Tmax: 10000 °C
- Нет сведений о границах применимости используемых в библиотеке формул для вычисления теплофизических свойств
- Гелий+ксенон:
- Библиотека "hexe_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 0 Дж/кг
- Hmax: 5361801.23042725 Дж/кг
- Tmin: -273.15 °C
- Tmax: 10000 °C
- Нет сведений о границах применимости используемых в библиотеке формул для вычисления теплофизических свойств
- Зависимость от давления при расчете некоторых теплофизических свойств пренебрегается
- Данные по границам применения теплоносителя приведены для смеси с массовой долей гелия 0.0717 кг/кг
- Свинец:
- Библиотека "pb_lib.dll"
- Pmin: 1 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 88402.095 Дж/кг
- Hmax: 298009.995 Дж/кг
- Tmin: 327 °C
- Tmax: 1750 °C
- Нет сведений о границах применимости используемых в библиотеке формул для вычисления теплофизических свойств
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Свинец+висмут:
- Библиотека "pbbi_lib.dll"
- Pmin: 1 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 58129.9 Дж/кг
- Hmax: 283699.9 Дж/кг
- Tmin: 125 °C
- Tmax: 1670 °C
- Нет сведений о границах применимости используемых в библиотеке формул для вычисления теплофизических свойств
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Продукты сгорания керосина с фиксированным коэффициентом избытка воздуха (ALFA = 6):
- Библиотека "pskerosin_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 0 Дж/кг
- Hmax: 2585072.29243383 Дж/кг
- Tmin: -273.15 °C
- Tmax: 2273.15 °C
- Нет сведений о границах применимости используемых в библиотеке формул для вычисления теплофизических свойств
- Зависимость от давления при расчете некоторых теплофизических свойств пренебрегается
- Элегаз SF6:
- Библиотека "sf6_lib.dll"
- Pmin: 10 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 140113.790107647 Дж/кг
- Hmax: 6173750.7306214 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 10000 °C
- Нет сведений о границах применимости используемых в библиотеке формул для вычисления теплофизических свойств
- Зависимость от давления при расчете некоторых теплофизических свойств пренебрегается
- Природный газ:
- Библиотека "natgas_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -13979.1078085218 Дж/кг
- Hmax: 22151934.1828076 Дж/кг
- Tmin: -272.15 °C
- Tmax: 10000 °C
- Нет сведений о границах применимости используемых в библиотеке формул для вычисления теплофизических свойств
- Данные по границам применения теплоносителя приведены для смеси с массовыми долями компонентов: CH4: 0.975278 кг/кг,
C2H6: 0.008797 кг/кг, C3H8: 0.001397 кг/кг, N2: 0.009303 кг/кг, CO2: 0.0041 кг/кг
- Авиатопливо ТС1:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 387506.7 Дж/кг
- Hmax: 809216.84 Дж/кг
- Tmin: -60 °C
- Tmax: 150 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Реактивное топливо Т-1:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 400000 Дж/кг
- Hmax: 888070 Дж/кг
- Tmin: -63 °C
- Tmax: 177 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Реактивное топливо Т-2:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 400000 Дж/кг
- Hmax: 931195 Дж/кг
- Tmin: -63 °C
- Tmax: 177 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Реактивное топливо Т-5:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 427000 Дж/кг
- Hmax: 963963.7 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Реактивное топливо Т-6:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 428100 Дж/кг
- Hmax: 966450 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Реактивное топливо Т-7:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 425100 Дж/кг
- Hmax: 922965 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Реактивное топливо Т-8:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 389300 Дж/кг
- Hmax: 918699 Дж/кг
- Tmin: -60 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Реактивное топливо ТС-1:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 400000 Дж/кг
- Hmax: 915150 Дж/кг
- Tmin: -63 °C
- Tmax: 177 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Реактивное топливо РТ:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 400000 Дж/кг
- Hmax: 913180 Дж/кг
- Tmin: -63.15 °C
- Tmax: 176.85 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Насыщенный амин:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 74400 Дж/кг
- Hmax: 357200 Дж/кг
- Tmin: 20 °C
- Tmax: 100 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Регенерированный амин:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 83300 Дж/кг
- Hmax: 454000 Дж/кг
- Tmin: 20 °C
- Tmax: 120 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Антифриз-65:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 0 Дж/кг
- Hmax: 533025 Дж/кг
- Tmin: -60 °C
- Tmax: 120 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло синт. ИПМ-10:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 0 Дж/кг
- Hmax: 511710 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло гидр. АМГ, давление 10 атм:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 0 Дж/кг
- Hmax: 389832.5 Дж/кг
- Tmin: -60 °C
- Tmax: 150 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло гидр. АМГ, давление 300 атм:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 0 Дж/кг
- Hmax: 371437.5 Дж/кг
- Tmin: -60 °C
- Tmax: 150 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло гидр. 7-50-с-3, P=10 атм:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 0 Дж/кг
- Hmax: 562491 Дж/кг
- Tmin: -60 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло гидр. 7-50-с-3, P=300 атм:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 0 Дж/кг
- Hmax: 542980.5 Дж/кг
- Tmin: -60 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Антифриз 50 :
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 66151.44 Дж/кг
- Hmax: 418819.51 Дж/кг
- Tmin: 20 °C
- Tmax: 120 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло 7-50с-3 :
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -54898.548 Дж/кг
- Hmax: 456029.69 Дж/кг
- Tmin: -55 °C
- Tmax: 250 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло АМГ-10 :
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -68684.011 Дж/кг
- Hmax: 441035.48 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло Б-3В:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -69956.356 Дж/кг
- Hmax: 405422.38 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло ВНИИНП-50-4Ф:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -71275.959 Дж/кг
- Hmax: 424940.28 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло М-8ДМ:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 27199.546 Дж/кг
- Hmax: 288379.69 Дж/кг
- Tmin: 15 °C
- Tmax: 150 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло М-10ДМ:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 27199.546 Дж/кг
- Hmax: 287130.62 Дж/кг
- Tmin: 15 °C
- Tmax: 150 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло МК-8:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -67912.898 Дж/кг
- Hmax: 429658.48 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло МК-22:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -61165.403 Дж/кг
- Hmax: 415953.98 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло МС-8П:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -70739.48 Дж/кг
- Hmax: 442070.17 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло МС-20:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -76105.392 Дж/кг
- Hmax: 457510.74 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло ПМС-5:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -61572.402 Дж/кг
- Hmax: 398311.55 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Масло ПМС-10:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -56658.117 Дж/кг
- Hmax: 358127.72 Дж/кг
- Tmin: -40 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Топливо Т-8:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -110734.89 Дж/кг
- Hmax: 418315.03 Дж/кг
- Tmin: -60 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Топливо Т-8В:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: -103326.94 Дж/кг
- Hmax: 451705.85 Дж/кг
- Tmin: -60 °C
- Tmax: 200 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Хладон R114B:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 500000 Дж/кг
- Hmax: 545810 Дж/кг
- Tmin: 0 °C
- Tmax: 30 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается
- Натрий:
- Библиотека "uncompressed_lib.dll"
- Pmin: 1000 Па
- Pmax: 50000000 Па
- Hmin: 0 Дж/кг
- Hmax: 1109400 Дж/кг
- Tmin: 100 °C
- Tmax: 1027 °C
- Зависимость от давления при расчете теплофизических свойств пренебрегается