Границы применимости расчетного кода HS

Основные допущения и пределы моделирования расчетного кода HS

Описание

Теплогидравлический расчетный код HS (Hydro Solver) 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Модели баков представляют из себя одно- или двух-точечные модели, в которых параметры теплоносителя аналогично камерам смешения усредняются по всему объему бака, заполненному теплоносителем.
  6. 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.
  7. 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 в формате:
  • Наименование теплоносителя
    • Наименование библиотеки
    • Минимально возможное давление, Па
    • Максимально возможное давление, Па
    • Минимально возможная энтальпия, Дж/кг
    • Максимально возможная энтальпия, Дж/кг
    • Минимально возможная температура, °С
    • Минимально возможная температура, °С
  • Вода:
    • Библиотека "voda_lib.dll"
    • Pmin: 600 Па
    • Pmax: 35 000 000 Па
    • Hmin: 3294 Дж/кг
    • Hmax: 3 706 343 Дж/кг
    • Tmin: 1 °C
    • Tmax: 600 °C
  • Аммиак:
    • Библиотека "air_lib.dll"
    • Pmin: 1000 Па
    • Pmax: 10 891 000 Па
    • Hmin: -147811 Дж/кг
    • Hmax: 2222082 Дж/кг
    • Tmin: -76.8 °C
    • Tmax: 781.8 °C
  • Воздух:
    • Библиотека "air_lib.dll"
    • Pmin: 1E-5 Па
    • Pmax: 50 000 000Па
    • Hmin: -140131 Дж/кг
    • Hmax: 1357717 Дж/кг
    • Tmin: -140 °C
    • Tmax: 1222 °C
    • В интервале по давлению от 10.891 МПа до 50 МПа при расчете теплофизических свойств применяется экстраполяция
  • Влажный воздух:
    • Библиотека "wet_air_lib.dll"
    • Pmin: 600 Па
    • Pmax: 22 064 000 Па
    • Hmin: -100026.13 Дж/кг
    • Hmax: 990169.25 Дж/кг
    • Tmin: -100 °C
    • Tmax: 900 °C
    • В интервале по давлению от 10.891 МПа до 22.064 МПа 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: -322670.1 Дж/кг
    • Hmax: 247629.5 Дж/кг
    • Tmin: -107.1 °C
    • Tmax: 347.1 °C
  • Фреон R113:
    • Библиотека "biphasic_lib.dll"
    • Pmin: 1000 Па
    • Pmax: 10891000 Па
    • Hmin: -20415.3 Дж/кг
    • Hmax: 571561.9 Дж/кг
    • Tmin: -36.2 °C
    • Tmax: 541.3 °C
  • Фреон R114:
    • Библиотека "biphasic_lib.dll"
    • Pmin: 1000 Па
    • Pmax: 10891000 Па
    • Hmin: 16963.3 Дж/кг
    • Hmax: 550166.4 Дж/кг
    • Tmin: -76.2 °C
    • Tmax: 508.0 °C
  • Фреон R123:
    • Библиотека "biphasic_lib.dll"
    • Pmin: 1000 Па
    • Pmax: 10891000 Па
    • Hmin: -96215.1 Дж/кг
    • Hmax: 526599.0 Дж/кг
    • Tmin: -106.9 °C
    • Tmax: 445.1 °C
  • Фреон R134a:
    • Библиотека "biphasic_lib.dll"
    • Pmin: 1000 Па
    • Pmax: 10891000 Па
    • Hmin: -326923.9 Дж/кг
    • Hmax: 244616.7 Дж/кг
    • Tmin: -102.9 °C
    • Tmax: 279.2 °C
  • Фреон R141b:
    • Библиотека "biphasic_lib.dll"
    • Pmin: 1000 Па
    • Pmax: 10891000 Па
    • Hmin: -103045.4 Дж/кг
    • Hmax: 607707.5 Дж/кг
    • Tmin: -97.9 °C
    • Tmax: 430.4 °C
  • Аргон:
    • Библиотека "ar.dll"
    • Pmin: 1000 Па
    • Pmax: 50000000 Па
    • Hmin: 100379.4 Дж/кг
    • Hmax: 5545696.3 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: 5361801.2 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: 88402.0 Дж/кг
    • Hmax: 298009.9 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: 2585072.2 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: 1000000 Па
    • Hmin: -24038.3 Дж/кг
    • Hmax: 360575.9 Дж/кг
    • Tmin: -40 °C
    • Tmax: 600 °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: 20000000 Па
    • Hmin: -96967.9 Дж/кг
    • Hmax: 1939359.4 Дж/кг
    • Tmin: -30 °C
    • Tmax: 600 °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: 809216.8 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 Дж/кг
    • Hmax: 418819 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 Дж/кг
    • Hmax: 456029 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 Дж/кг
    • Hmax: 441035 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 Дж/кг
    • Hmax: 405422 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 Дж/кг
    • Hmax: 424940 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 Дж/кг
    • Hmax: 288379 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 Дж/кг
    • Hmax: 287130 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 Дж/кг
    • Hmax: 429658 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 Дж/кг
    • Hmax: 415953 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 Дж/кг
    • Hmax: 442070 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 Дж/кг
    • Hmax: 457510 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 Дж/кг
    • Hmax: 398311 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 Дж/кг
    • Hmax: 358127 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 Дж/кг
    • Hmax: 418315 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 Дж/кг
    • Hmax: 451705 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