HS – Кольцевой зазор


палитра	схема

Описание

Блок "Кольцевой зазор". Блок реализует модель зазора в коаксиальной трубе, т.е. формулы расчета коэффициента трения, а также теплопередачи к стенке реализованы именно для такой геометрии, а тепловые стркутуры (стенки) могут быть подключены как к наружной стороне зазора, так и к внутренней, в отличие от канала или трубы. Блок моделирует течение жидкости в кольцевом зазоре между двумя коаксиальными круглыми трубами.

Рисунок 1. Блок кольцевого зазора с подключенными наружной и внутренней стенками на схеме

По размещению на схеме блок аналогичен блоку HS – Канал. Свойства и параметры блока примерно-аналогичны свойствам и параметрам канала, основное отличие - задание одной или двух тепловых портов через свойства isHeat1 и isHeat2, а также расчет двух коэффициентов теплоотдачи _Alfa1 и _Alfa2 (и сопутствующих величин).

Рисунок 2. Схема модели кольцевого зазора с количеством элементов N = 3

Свойства наверх ↑

Название	Имя	Описание
Тепловая связь внутри	isHeat1	Включает/выключает входной тепловой порт, к которому следует подключать наружную сторону какой-либо тепловой структуры (стенки). Количество элементов кольцевого зазора N и элементов подключаемой тепловой структуры должно быть одинаковым, равно как и длины элементов.
Тепловая связь снаружи	isHeat2	Включает/выключает выходной тепловой порт, к которому следует подключать внутреннюю сторону какой-либо тепловой структуры (стенки). Количество элементов кольцевого зазора N и элементов подключаемой тепловой структуры должно быть одинаковым, равно как и длины элементов.
Количество участков	N	Количество расчетных элементов по длине кольцевого зазора, шт. Минимум 1.
Внутренний диаметр кольцевого зазора, м	D1	Внутренний диаметр кольцевого зазора (равен наружному диаметру внутренней трубы).
Внешний диаметр кольцевого зазора, м	D1	Внешний диаметр кольцевого зазора (равен внутреннему диаметру наружной трубы).
Длина, м	L	Массив длин элементов кольцевого зазора. Размерность N.
Приращение высоты, м	Dz	Массив приращений по высоте для каждого из элементов блока. Размерность N.
Прямое местное сопротивление	KsiDir	Массив значений для коэффициентов местных сопротивлений в прямом направлении (при значениях расходов на каждой границе между контрольными объемами G(t) > 0). Должен иметь размерность N+1, по числу границ между контрольными объемами.
Обратное местное сопротивление	KsiRev	Должен иметь размерность N+1. Аналогично KsiDir, но в обратном направлении, при G(t) < 0.
Коэффициент интенсификации теплообмена	kAlfa	Массив поправочных коэффициентов для уравнений теплообмена с присоединенными тепловыми структурами. Должен иметь размерность N, по числу участков, на которых решаются уравнения теплообмена. Если к зазору подключена тепловая структура (например, стенка), то для каждого элемента зазора вычисляется свой тепловой поток от рабочей среды к стенке, по уравнению вида q(t) = k_αα(t)ΔT, где ΔT - разница температур теплоносителя и стенки в данном элементе зазора. Если подключено две тепловых структуры снаружи и внутри, то на каждом участке решается два таких уравнения. Для каждого теплоносителя и режима течения уравнение теплообмена записано в соответствующей форме (по имеющейся у разработчиков кода информации). Если по каким-то причинам встроенное в код HS уравнение теплообмена не подходит для конкретного случая, коэфициентом интенсификации kAlfa можно в ту или иную сторону изменить вычисление коэффициента теплоотдачи α₁ и α₂, и в конечном счете зависимости q(t) от ΔT, для большего соответствия модели физическим реалиям. Рекомендуется задавать значения, не сильно отличные от единицы.
Коэффициент интенсификации сопротивления	kKsi	Должен иметь размерность N+1. Действие коэффициента аналогично kAlfa, только коэффициент оказывает воздействие не на коэффициент теплоотдачи, а на коэффициент распределённого трения для каждой из границ между контрольными объемами, вычисляемый в коде HS для кольцевого зазора и выбранного теплоносителя.
Абсолютная шероховатость, м	Sh	Шероховатость материала поверхностей трубопроводов, используется при вычислении коэффициента распределенного трения (а также при вычислении коэффициента теплоотдачи, при наличии теплообмена). Например, для газового теплоносителя и круглой трубы общая формула для коэффициента местного сопротивления: ξ(t) = 0.11 · [ (Sh/ Dg) + (68 / Re(t)) ]^0.25, где Re(t) - число Рейнольдса. Прим.: Подробнее про замыкающие соотношения для различных теплоносителей и геометрий, реализованных в коде HS, можно посмотреть в каталоге `C:\SimInTech\source\HS_Coolant_libs`.
Объемное энерговыделение, Вт/м³	qv	Массив объемных энерговыделений для каждого из элементов зазора. Должен иметь размерность N. Используется для вычисления источникового члена Qv(i,t) = qv(i,t) · S(i) · L(i) в уравнении энергии. Может быть переменным во времени и отрицательным, если моделируется какой-то сток энергии из теплоносителя.
Задать нач. распределение параметров?	SetInitDistrib	Если установлено в Нет, то начальные значения для давлений, энтальпий (и температур), а также расхода будут взяты по начальным давлениям и энтальпиям в узлах, между которыми расположен кольцевой зазор. Параметры распределятся линейно между давлением (энтальпией) входа и выхода, а расход будет взят нулевой. Если установлено в Да, то начальные значения будут взяты из свойств P0, C_passive_tracer_0, H0, (или T0) и G0.
Начальное давление, Па	P0	Массив начальных давлений элементов кольцевого зазора. Должен иметь размерность N. Свойство имеет смысл только при задании SetInitDistrib = Да.
Начальная энтальпия, Дж/кг	H0	Массив начальных энтальпий элементов кольцевого зазора. Должен иметь размерность N. Свойство имеет смысл только при задании SetInitDistrib = Да, а также DefineParam = Энтальпия.
Начальная температура, °С	T0	Массив начальных температур элементов кольцевого зазора. Должен иметь размерность N. Свойство имеет смысл только при задании SetInitDistrib = Да, а также DefineParam = Температура.
Начальный расход, кг/с	G0	Начальный расход в кольцевом зазоре. Скалярная величина (принимается, что в начальный момент времени в кольцевом зазоре существует стационарный процесс с постоянным расходом в каждом элементе), имеет смысл только при задании SetInitDistrib = Да.
Определяющее свойство, по которому вычислять начальную энтальпию	DefineParam	Энтальпия/Температура. Определяет способ, по которому будет вычислена начальная энтальпия в элементах кольцевого зазора - либо по указанной пользователем начальной энтальпии H0, либо энтальпия будет подобрана таким образом, чтобы начальная температура теплоносителя в элементах кольцевого зазора была равна указанной пользователем температуре T0. Вычисления производятся при указанном начальном давлении по таблицам (или формулам) свойств теплоносителя.
Начальная концентрация пассивных примесей, кг/кг	T0	Матрица начальных концентраций пассивных примесей элементов кольцевого зазора. Должна иметь количество строк N. Свойство имеет смысл только при задании SetInitDistrib = Да.
Расчёт критического течения	is_Kr	Признак расчёта критического течения..
Расчёт потерь на ускорение	is_Conv	Признак расчёта конвективного члена в уравнении движения.

Параметры наверх ↑

Прим.: Параметры, имеющие размерность N, являются массивами и относятся к элементам (ячейкам) зазора, имеющие размерность N+1 - также массивы, относятся к границам элементов зазора.

Название	Имя	Описание
Давление, Па	_p	Давление в элементах зазора. Размерность N.
Энтальпия, Дж/кг	_h	Энтальпия теплоносителя в элементах зазора. Размерность N.
Температура, °С	_t	Температура теплоносителя в элементах зазора. Размерность N.
Концентрация пассивных примесей, кг/кг	_c_passive_tracer	Матрица с концентрациями пассивных примесей в каждом элементе зазора. Размерность NxC, где C - размерность массива пассивных примесей в данном контуре (может быть нулевой, тогда и матрица имеет нулевой размер, точнее N x 0).
Удельный объем, м³/кг	_v	Удельный объем теплоносителя в элементах зазора. Размерность N.
Плотность, кг/м³	_rho	Плотность теплоносителя в элементах зазора. Размерность N.
Массовый расход, кг/с	_g	Расход массовый по границам элементов. Размерность N+1.
Объемный расход, м³/с	_q	Расход объёмный по границам элементов. Размерность N+1.
Скорость, м/с	_w	Скорость теплоносителя на границах элементов. Размерность N+1.
Число Рейнольдса	_Re	Размерность N.
Коэф-т распределенного трения	_ksiTr	Коэффициент распределённого трения, приведенный к границам элементов. Размерность N+1.
Коэф-т местного трения	_ksiM	Коэффициент местного трения (от местных сопротивлений), приведенный к границам элементов. Размерность N+1.
Потери на трение, Па	_dPtr	Размерность N+1.
Нивелирные потери, Па	_dPniv	Размерность N+1.
Потери на ускорение, Па	_dPcon	Размерность N+1.
Напор насоса, Па	_dPnas	Размерность N+1.
Суммарные потери на трение, Па	_dPtrSum	Сумма всех элементов параметра _dPtr.
Сумм. потери на трение в ребре, которому принадлежит зазор, Па	_dPtrSumRebro	Сумма всех элементов параметров _dPtr всех зазоров (или каналов, труб) данного ребра (ребро - совокупность всех каналов,труб, кольцевых зазоров от одного узла до другого, в каждом ребре всегда минимум один канал/труба/зазор).
Суммарные нивелирные потери, Па	_dPnivSum	Сумма всех элементов параметра _dPniv.
Суммарные потери на ускорение, Па	_dPconSum	Сумма всех элементов параметра _dPcon.
Суммарный напор насоса, Па	_dPnasSum	Сумма всех элементов параметра _dPnas.
Тепловая мощность в ячейках, Вт	_qf	Размерность N.
Тепловая мощность в зазоре, Вт	_qfSum	Сумма всех элементов параметра _qf.
Мощность на внутренней стенке, Вт	_qf1	Размерность N.
Мощность на наружной стенке, Вт	_qf2	Размерность N.
Суммарная мощность через внутреннюю стенку, Вт	_qfSum1	Сумма всех элементов параметра _qf1.
Суммарная мощность через наружную стенку, Вт	_qfSum2	Сумма всех элементов параметра _qf2.
Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К)	_Alfa	Резерв (не используется). Размерность N.
Коэффициент теплоотдачи внутри, Вт/(м²·К)	_Alfa1	Вычисленный коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки (при её наличии) для каждого элемента зазора, с учетом текущей скорости течения, типа и параметров теплоносителя, геометрических размеров зазора. Размерность N.
Коэффициент теплоотдачи снаружи, Вт/(м²·К)	_Alfa2	Вычисленный коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к внешней стенке (при её наличии) для каждого элемента зазора, с учетом текущей скорости течения, типа и параметров теплоносителя, геометрических размеров зазора. Размерность N.
Относительная энтальпия (массовое паросодержание)	_X	_X = (h-h')/(h''-h'). Размерность N.
Режим теплообмена	_alfamode	Режим теплообмена, в соответствии с которым вычисляются _Alfa1 и _Alfa2. Размерность N. Для теплоносителя типа "Вода" возможны следующию режимы течения: 0 - конвекция смеси неконденсирующийся газ - пар - жидкость; 1 - конвекция при сверхкритическом давлении; 2 - ковекция однофазной жидкости при докритическом давлении; 3 - пузырьковое кипение недогретой жидкости; 4 - пузырьковое кипение на линии насыщения; 5 - переходное кипение недогретой жидкости; 6 - переходное кипение на линии насыщения; 7 - плёночное кипение недогретой жидкости; 8 - плёночное кипение на линии насыщения; 9 - однофазная конвекция пара; 10 - конденсация двухфазной смеси; 11 - конденсация пара; 12 - пузырьковое кипение (отрицательный тепловой поток).
Температура, усреднённая по массе, °С	_t_coolant_middle_m	Средняя температура теплоносителя в зазоре (не среднее арифметическое по элементам!).
Масса теплоносителя в ячейках (по ур-ию сохр. массы), кг	_m1	Масса теплоносителя, посчитанная одним способом. Размерность N. Используется для отладки.
Масса теплоносителя в ячейках (по ур-ию состояния), кг	_m2	Масса теплоносителя, посчитанная вторым способом. Размерность N. Используется для отладки.
Дисбаланс массы в ячейках, кг	_Im	Рассогласование между _m1 и _m2 (при корректном расчете и сходимости рассогласование должно быть близко к нулю). Размерность N. Используется для отладки.
Энтальпия теплоносителя в ячейках (по ур-ию сохр. энергии), Дж	_h1	Энтальпия теплоносителя, посчитанная одним способом. Размерность N. Используется для отладки.
Энтальпия теплоносителя в ячейках (по ур-ию состояния), Дж	_h2	Энтальпия теплоносителя, посчитанная вторым способом. Размерность N. Используется для отладки.
Дисбаланс энтальпии в ячейках, Дж	_Ih	Рассогласование между _h1 и _h2 (при корректном расчете и сходимости рассогласование должно быть близко к нулю). Размерность N. Используется для отладки.
Общий объем теплоносителя в зазоре, м³	_v_full	Сумма объемов всех ячеек зазора.
Общая масса теплоносителя в зазоре (по ур-ию состояния), кг	_m2_full	Сумма всех элементов параметра _m2.
Коорд. центров ячеек, м	_coord_center_cell	Размерность N.
Коорд. границ ячеек, м	_coord_border_cell	Размерность N+1.
Выс. отметки центров ячеек, м	_z_center_cell	Размерность N.
Выс. отметки границ ячеек, м	_z_border_cell	Размерность N+1.
Давление на входе, Па	_pin	Давление в узле, подключенном ко входу в зазор.
Энтальпия на входе, Дж/кг	_hin	Энтальпия в узле, подключенном ко входу в зазор.
Температура на входе, °С	_tin	Температура в узле, подключенном ко входу в зазор.
Массовый расход на входе, кг/с	_gin	Расход из входного узла в зазор (первый элемент параметра _g).
Объемный расход на входе, м³/с	_qin	Расход из входного узла в зазор (первый элемент параметра _q).
Скорость на входе, м/с	_win	Скорость на границе между входным узлом и первым элементом зазора (первый элемент параметра _w).
Давление на выходе, Па	_pou	Давление в узле, подключенном к выходу из зазора.
Энтальпия на выходе, Дж/кг	_hou	Энтальпия в узле, подключенном к выходу из зазора.
Температура на выходе, °С	_tou	Температура в узле, подключенном к выходу из зазора.
Массовый расход на выходе, кг/с	_gou	Расход из канала в узел, подключенный к выходу из зазора (последний элемент параметра _g).
Объемный расход на выходе, м³/с	_qou	Расход из канала в узел, подключенный к выходу из зазора (последний элемент параметра _q).
Скорость на выходе, м/с	_wou	Скорость на границе между последним элементом зазора и выходным узлом (последний элемент параметра _w).
Перепад давления, Па	_dp	Перепад давления между входным и выходным узлом.
Перепад энтальпии, Дж/кг	_dh	Перепад энтальпии между входным и выходным узлом.
Перепад температуры, °С	_dt	Перепад температуры между входным и выходным узлом.

Блок может быть соединен с другими блоками посредством гидравлических и тепловых связей.

При помощи гидравлических связей блок может соединяться со следующими блоками:

При помощи тепловых связей блок может соединяться со следующими блоками: