HS – Бак закрытый





Порты, Свойства, Параметры, Совместимые блоки, Математическая модель, Сопутствующие материалы
палитра схема

Описание

Блок представляет собой модель герметичного (закрытого) бака, заполненного неконденсирующимся и нерастворяющимся в теплоносителе идеальным газом. Газ характеризуется показателем адиабаты (отношение Cp/Cv, для воздуха примерно равно 1.4) и заполняет весь свободный объём бака над уровнем теплоносителя. Принимается, что температура газа всегда равна температуре теплоносителя.

В начальный момент времени задаётся начальное давление газа и начальный уровень теплоносителя. В процессе расчёта давление газа определяется по уравнению состояния.

К баку в виде дочерних объектов должны быть подключены один или более узлов (блоков типа HS – 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). Давление теплоносителя равно расчитываемому давлению газа над уровнем.

Физический объект, соответствующий блоку: герметичный бак (с закрытым верхом) со свободным уровнем теплоносителя, заполненный каким-либо инертным газом над уровнем теплоносителя.

Свойство Тип геометрии бака задаёт способ вычисления текущего уровня теплоносителя в баке в зависимости от объёма теплоносителя и объёма бака. Свойство Зависимость уровня (м) от объёма жидкости (м³) L=f(V) характеризует профиль бака по высоте для произвольного типа геометрии. В остальных случаях профиль бака по высоте определяется свойством Внутренний диаметр, м.

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.

Рисунок: Пример подключения бака к гидравлическому контуру и тепловой структуре



Порты наверх ↑

  • HEAT1PORT - тепловой порт для подключения совместимых блоков
  • HEATPORT_BUNDLE - тепловой порт для подключения совместимых блоков

При помощи свойства Количество тепловых портов (Nheatport_wall) возможно задание произвольного количества тепловых связей для подключения цилиндрических стенок бака.

При помощи свойства Количество тепловых портов (Nheatport_tube_bundle) возможно задание произвольного количества тепловых связей для подключения трубных пучков.

Свойства наверх ↑

Название Имя Описание Способ расчёта
Объём бака, м³ V   Константа
Высотная отметка днища, м Z   Переменная
Тип геометрии бака Geom Характеризует профиль бака по высоте Константа
Внутренний диаметр, м D   Константа
Зависимость уровня (м) от объёма жидкости (м³) L=f(V) Larr Двумерный массив формата: [[объёмы];[высоты]] Константа
Показатель адиабаты газа kappa   Переменная
Определяющее свойство, по которому вычислять начальную энтальпию DefineParam   Константа
Начальное давление газа, Па P   Константа
Начальная энтальпия жидкости, Дж/кг H0 Используется в случае выбора в качестве определяющего свойства энтальпии Константа
Начальная температура жидкости, °С T0 Используется в случае выбора в качестве определяющего свойства температуры Константа
Начальный объём жидкости, м³ V0 Начальный объём теплоносителя в баке Константа
Количество тепловых портов Nheatport_wall Количество тепловых портов для подключения цилиндрических стенок бака Константа
Количество элементов разбиения Nh Количество элементов разбиения стенки со стороны бака Константа
Длины элементов разбиения, м deltaH Длины элементов разбиения стенки со стороны бака Константа
Ручное задание коэф. теплоотдачи f_alfa_wall Флаги ручного задания коэффициентов теплоотдачи со стенками бака Константа
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) Переменная
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) Переменная
Попр. множители для коэф. теплоотдачи над уровнем k_alfa_g_wall Коэффициенты интенсификации теплообмена со стенками бака над уровнем теплоносителя (используется при выборе программного расчёта коэффициента теплоотдачи со стенкой бака) Переменная
Попр. множители для коэф. теплоотдачи под уровнем k_alfa_f_wall Коэффициенты интенсификации теплообмена со стенками бака под уровнем теплоносителя (используется при выборе программного расчёта коэффициента теплоотдачи со стенкой бака) Переменная
Количество тепловых портов Nheatport_tube_bundle Количество тепловых портов для подключения трубных пучков Константа
Нижняя высотная отметка (относительно днища бака), м Z_bot_tube_bundle Высотные отметки низа трубных пучков относительно днища бака Константа
Верхняя высотная отметка (относительно днища бака), м Z_top_tube_bundle Высотные отметки верха трубных пучков относительно днища бака Константа
Тип пучка (0-горизонтальный, 1-вертикальный) f_vert   Константа
Ручное задание коэф. теплоотдачи f_alfa_tb Флаги ручного задания коэффициентов теплоотдачи с трубными пучками Константа
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) Переменная
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) Переменная
Определяющий размер трубного пучка (для теплообмена), м de_tube_bundle Участвует в расчёте коэффициента теплоотдачи с трубным пучком (используется при выборе программного расчёта коэффициента теплоотдачи с трубным пучком) Константа
Попр. множители для коэф. теплоотдачи над уровнем k_alfa_g_tb Коэффициенты интенсификации теплообмена с трубными пучками над уровнем теплоносителя (используется при выборе программного расчёта коэффициента теплоотдачи с трубным пучком) Переменная
Попр. множители для коэф. теплоотдачи под уровнем k_alfa_f_tb Коэффициенты интенсификации теплообмена с трубными пучками под уровнем теплоносителя (используется при выборе программного расчёта коэффициента теплоотдачи с трубным пучком) Переменная
Постоянная времени сглаживания коэф. теплоотдачи, c t_alfa Постоянная времени, предназначенная для сглаживания резких изменений коэффициентов теплоотадчи Переменная
Концентрация пассивных примесей в жидкости начальная, кг/кг C_passive_tracer_0   Константа
Объёмный источник пассивной примеси в жидкости, кг/(м³·с) Cv_source   Переменная

Параметры наверх ↑

Название Имя Описание
Давление газа, Па _P  
Энтальпия жидкости, Дж/кг _H  
Температура жидкости, °С _T  
Плотность жидкости, кг/м³ _Rho  
Масса жидкости, кг _M  
Объём жидкости, м³ _Volume  
Уровень жидкости, м _Level  
Производная плотности жидкости по времени, кг/(м³·с) _dro_dt  
Сумма входящих расходов жидкости, кг/с _sum_g_in  
Сумма выходящих расходов жидкости, кг/с _sum_g_out  
Мощность от трубных пучков, Вт _Q_tb  
Мощность от стенок, Вт _Q_wall  
Мощность от ТЭН, Вт _Q_ten  
Суммарная мощность от теплообмена, Вт _Q_sum  
Концентрация пассивных примесей в жидкости, кг/кг _c_passive_tracer  
Шаг интегрирования _step  

Совместимые блоки наверх ↑

При помощи тепловых связей блок может соединяться со следующими блоками:

Соединение блока с другими элементами гидравлической схемы происходит с помощью блока HS – Узел компенсатора.

В качестве дочерних элементов на блок могут быть установлены следующие блоки библиотеки:

Математическая модель наверх ↑

В процессе моделирования на каждом расчётном шаге решаются следующие уравнения:

где V – объём теплоносителя [м³];

Vol – объём бака [м³];

P – давление газа в баке [Па];

κ – показатель адиабаты газа [-];

v – удельный объём 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 объёме теплоносителя [кг/кг];

ΣGCin – расход входящей с теплоносителем в бак i-ой примеси [кг/с];

Cv – источник i-ой примеси в объёме 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 объёмного теплового расширения [1/K];

Tw – температура поверхности теплообмена [°C];

T – температура теплоносителя [°C];

Pr – число Прандтля теплоносителя [-];

λ – коэффициент теплопроводности теплоносителя [Вт/(м·K)].

Сопутствующие материалы наверх ↑

  1. П.Л.Кириллов, Ю.С.Юрьев, В.П.Бобков "Справочник по теплогидравлическим расчётам (Ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы)". - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 360 с.