 |
 |
|
| в палитре | на схеме |
Блок представляет собой модель открытого объема с заданным (как правило, постоянным) давлением внешней среды (не смешивающейся и не обменивающейся теплом с теплоносителем контура).
К баку в виде дочерних объектов должны быть подключены один или более узлов (блоков «Узел компенсатора»), посредством которых бак подсоединяется к гидравлическому контуру (к каналам и трубам).
Математическая модель бака представляет собой модель типа «камера смешения». Весь теплоноситель, содержащийся в баке, имеет единые параметры (давление и энтальпию, и, следовательно, температуру и плотность).
Физический объект, соответствующий блоку: негерметичный бак (с открытым верхом) со свободным уровнем и постоянным (слабоменяющимся) давлением атмосферы или другой среды.
Бак может иметь подключение к тепловым структурам (стенкам бака или трубным пучкам). Для этого в свойствах блока необходимо установить количестиво подключаемых тепловых структур и на схеме связать нужные объекты тепловыми связями. При работе с цилиндрическими стенками бака предполагается, что ось симметрии стенки совпадает с осью симметрии бака. Трубные пучки, связанные с баком, в свою очередь, могут иметь как горизонтальное, так и вертикальное расположение.
Совместимые блоки
Соединение блока «Бак со свободным уровнем» с другими элементами гидравлической схемы происходит с помощью блока «Узел компенсатора».
Математическая модель
-
для объема теплоносителя в баке:
-
для энтальпии теплоносителя в баке:
-
для концентрации i-ой пассивной примеси в объеме теплоносителя:
где V – объем теплоносителя [м³];
v – удельный объем теплоносителя [м³/кг];
ρ – плотность теплоносителя [кг/м³];
ΣGin – сумма входящих в бак расходов [кг/с];
ΣGou – сумма выходящих из бака расходов [кг/с];
H – энтальпия теплоносителя [Дж/кг];
ΣGHin – расход входящей с теплоносителем в бак энергии [Вт];
Qwall – суммарная мощность от теплообмена со стенками [Вт];
QTB – суммарная мощность от теплообмена с трубными пучками [Вт];
QTEN – суммарная мощность от теплообмена с ТЭН [Вт];
C – концентрация i-ой пассивной примеси в объеме теплоносителя [кг/кг];
ΣGCin – расход входящей с теплоносителем в бак i-ой примеси [кг/с];
Cv – источник i-ой примеси в объеме теплоноситлея [кг/(м³·с)];
λ – постоянная распада i-ой примеси [1/с].
Коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к стенкам и трубным пучкам рассчитываются для случая естественной конвекции в соответствии с [1]:
где Gr – число Грасгофа;
α – коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке или трубному пучку [Вт/(м²·K)];
g – ускорение свободного падения на поверхности Земли [м/с²];
De – определяющий характерный линейный размер поверхности теплообмена [м];
ν – кинематическая вязкость теплоносителя [м²/с];
β – коэффициент объемного теплового расширения [1/K];
Tw – температура поверхности теплообмена [°C];
T – температура теплоносителя [°C];
Pr – число Прандтля теплоносителя;
λ – коэффициент теплопроводности теплоносителя [Вт/(м·K)].
Входные порты
| Имя | Описание | Тип линии связи |
|---|---|---|
| HEAT1PORT | Тепловой порт для подключения совместимых блоков | Тепловая |
| HEATPORT_BUNDLE | Тепловой порт для подключения совместимых блоков | Тепловая |
Выходные порты
Блок не имеет выходных портов.
Свойства
| Название | Имя | Описание | По умолчанию | Тип данных |
|---|---|---|---|---|
| Давление над поверхностью, Па | P | Давление внешней среды над поверхностью бака | 100000 | Вещественное |
| Объем бака, м³ | V | Объем бака | 5 | Вещественное |
| Высотная отметка днища, м | Z | Высотная отметка днища бака. Используется для расчета величины нивелирного напора | 0 | Вещественное |
| Тип геометрии бака | Geom | Тип геометрии бака характеризует профиль бака по высоте и задает способ вычисления текущего уровня теплоносителя в баке в зависимости от объема теплоносителя и объема бака | Вертикальный цилиндр | Перечисление |
| Внутренний диаметр, м | D | Внутренний диаметр бака | 0.5 | Вещественное |
| Зависимость уровня (м) от объема жидкости (м³) L=f(V) | Larr | Двумерный массив формата: [[объемы];[высоты]]. Характеризует профиль бака по высоте для произвольного типа геометрии | [[0 , 2 , 5];[0 , 1 , 2]] | Матрица |
| Начальные условия | Задание начальных условий | |||
| Определяющее свойство | DefineParam | Определяет способ, по которому будет вычислена начальная энтальпия - либо по указанной пользователем начальной энтальпии H0, либо энтальпия будет подобрана таким образом, чтобы начальная температура теплоносителя была равна указанной пользователем температуре T0. Вычисления производятся при указанном начальном давлении по таблицам (или формулам) свойств теплоносителя | Температура | Перечисление |
| Начальная энтальпия жидкости, Дж/кг | H0 | Величина энтальпии, которая будет присвоена энтальпии теплоносителя в узле в начале расчета. Если определяющий параметр DefineParam установлен в значение «Температура», свойство не учитывается, и начальное значение для энтальпии будет подобрано по начальной температуре T0 (при заданном давлении P0) | 200000 | Вещественное |
| Начальная температура жидкости, °С | T0 | Величина температуры, которая будет присвоена температуре теплоносителя в узле в начале расчета. Если определяющий параметр DefineParam установлен в значение «Энтальпия», свойство не учитывается, а начальная температура будет вычислена по энтальпии H0 (при заданном давлении P0) | 20 | Вещественное |
| Начальный объем жидкости, м³ | V0 | Начальный объем теплоносителя в баке | 1 | Вещественное |
| Теплообмен | Задание параметров теплообмена | |||
| Количество тепловых портов | Nheatport_wall | Количество тепловых портов для подключения цилиндрических стенок бака | 1 | Целое |
| Количество элементов разбиения | Nh | Количество элементов разбиения стенки со стороны бака | 1 | Целое |
| Длины элементов разбиения, м | deltaH | Длины элементов разбиения стенки со стороны бака | [1] | Массив |
| Ручное задание коэф. теплоотдачи | f_alfa_wall | Флаги ручного задания коэффициентов теплоотдачи со стенками бака | Да | Двоичное |
| Коэф. теплоотдачи над уровнем, Вт/(м²·К) | alfa_g_wall | Величины коэффициентов теплоотдачи со стенками бака над уровнем теплоносителя (используется при выборе ручного задания коэффициента теплоотдачи со стенкой бака) | [] | Массив |
| Коэф. теплоотдачи под уровнем, Вт/(м²·К) | alfa_f_wall | Величины коэффициентов теплоотдачи со стенками бака под уровнем теплоносителя (используется при выборе ручного задания коэффициента теплоотдачи со стенкой бака) | [] | Массив |
| Попр. множители для коэф. теплоотдачи над уровнем | k_alfa_g_wall | Коэффициенты интенсификации теплообмена со стенками бака над уровнем теплоносителя (используется при выборе программного расчета коэффициента теплоотдачи со стенкой бака) | [] | Массив |
| Попр. множители для коэф. теплоотдачи под уровнем | k_alfa_f_wall | Коэффициенты интенсификации теплообмена со стенками бака под уровнем теплоносителя (используется при выборе программного расчета коэффициента теплоотдачи со стенкой бака) | [] | Массив |
| Количество тепловых портов | Nheatport_tube_bundle | Количество тепловых портов для подключения трубных пучков | 1 | Целое |
| Нижняя высотная отметка (относительно днища бака), м | Z_bot_tube_bundle | Высотные отметки низа трубных пучков относительно днища бака | [] | Массив |
| Верхняя высотная отметка (относительно днища бака), м | Z_top_tube_bundle | Высотные отметки верха трубных пучков относительно днища бака | [] | Массив |
| Тип пучка (0-горизонтальный, 1-вертикальный) | f_vert | Выбор расположения трубного пучка внутри бака | [] | Целый массив |
| Ручное задание коэф. теплоотдачи | f_alfa_tb | Флаги ручного задания коэффициентов теплоотдачи с трубными пучками | Да | Двоичное |
| Коэф. теплоотдачи над уровнем, Вт/(м²·К) | alfa_g_tb | Величины коэффициентов теплоотдачи с трубными пучками над уровнем теплоносителя (используется при выборе ручного задания коэффициента теплоотдачи с трубным пучком) | [] | Массив |
| Коэф. теплоотдачи под уровнем, Вт/(м²·К) | alfa_f_tb | Величины коэффициентов теплоотдачи с трубными пучками под уровнем теплоносителя (используется при выборе ручного задания коэффициента теплоотдачи с трубным пучком) | [] | Массив |
| Определяющий размер трубного пучка (для теплообмена), м | de_tube_bundle | Участвует в расчете коэффициента теплоотдачи с трубным пучком (используется при выборе программного расчета коэффициента теплоотдачи с трубным пучком) | [] | Массив |
| Попр. множители для коэф. теплоотдачи над уровнем | k_alfa_g_tb | Коэффициенты интенсификации теплообмена с трубными пучками над уровнем теплоносителя (используется при выборе программного расчета коэффициента теплоотдачи с трубным пучком) | [] | Массив |
| Попр. множители для коэф. теплоотдачи под уровнем | k_alfa_f_tb | Коэффициенты интенсификации теплообмена с трубными пучками под уровнем теплоносителя (используется при выборе программного расчета коэффициента теплоотдачи с трубным пучком) | [] | Массив |
| Постоянная времени сглаживания коэф. теплоотдачи, c | t_alfa | Постоянная времени, предназначенная для сглаживания резких изменений коэффициентов теплоотадчи | 0 | Вещественное |
| Примеси | Задание начальной концентрации пассивных прмесей | |||
| Начальная концентрация пассивных примесей, кг/кг | C_passive_tracer_0 | Начальная величина концентрации пассивных примесей в узле. Размерность вектора должна быть одинаковой во всех контрольных объемах связного гидравлического контура (у всех узлов, элементов каналов, узлов баков и граничных узлов) | [] | Массив |
| Объемный источник пассивной примеси в жидкости, кг/(м³·с) | Cv_source | Начальная величина объемного источника пассивных примесей в узле. Размерность вектора должна быть одинаковой во всех контрольных объемах связного гидравлического контура (у всех узлов, элементов каналов, узлов баков и граничных узлов) | [] | Массив |
Параметры
| Название | Имя | Описание | Тип данных |
|---|---|---|---|
| Давление над поверхностью, Па | _P | Текущее значение давления внешней среды над поверхностью бака | Вещественное |
| Энтальпия жидкости, Дж/кг | _H | Текущее значение энтальпии теплоносителя | Вещественное |
| Температура жидкости, °С | _T | Текущее значение температуры теплоносителя | Вещественное |
| Плотность жидкости, кг/м³ | _Rho | Текущее значение плотности теплоносителя | Вещественное |
| Масса жидкости, кг | _M | Текущее значение массы теплоносителя | Вещественное |
| Объем жидкости, м³ | _Volume | Текущее значение объема теплоносителя | Вещественное |
| Уровень жидкости, м | _Level | Текущее значение уровня теплоносителя в баке | Вещественное |
| Производная плотности жидкости по времени, кг/(м³·с) | _dro_dt | Скорость изменения плотности жидкости | Вещественное |
| Сумма входящих расходов жидкости, кг/с | _sum_g_in | Текущее значение расхода жидкости входящей в бак | Вещественное |
| Сумма выходящих расходов жидкости, кг/с | _sum_g_out | Текущее значение расхода жидкости выходящей из бака | Вещественное |
| Утечка жидкости через открытый верх, кг/с (при переполнении) | _sum_g_overflow | Текущее значение расхода жидкости, вытекающей из бака через верх | Вещественное |
| Мощность от трубных пучков, Вт | _Q_tb | Текущее значение тепловой мощности, исходящей от трубных пучков | Вещественное |
| Мощность от стенок, Вт | _Q_wall | Текущее значение тепловой мощности, исходящей от стенок бака | Вещественное |
| Мощность от ТЭН, Вт | _Q_ten | Текущее значение тепловой мощности, исходящей от термоэлектрического нагревателя | Вещественное |
| Суммарная мощность от теплообмена, Вт | _Q_sum | Текущее значение суммарной тепловой мощности от теплообмена | Вещественное |
| Концентрация пассивных примесей, кг/кг | _c_passive_tracer | Текущие концентрации пассивных примесей в баке | Массив |
| Шаг интегрирования | _step | Текущий шаг интегрирования в блоке (может отличаться от шага интегрирования в параметрах расчета) | Вещественное |
Примеры
Литература
- П.Л.Кириллов, Ю.С.Юрьев, В.П.Бобков "Справочник по теплогидравлическим расчетам (Ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы)". - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 360 с.
