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CoolingPipeCRC

  1.         模型路径

TAThermalSystem.Pipes.LiquidCoolingPipe.CoolingPipeCRC

  1.         图标设计

管道可换热模型图

  1.         功能描述

该水管为C-R-C单段冷却液管道，第二节容腔C不参与换热，用于GW50液体水路系统。为单入口单出口直管道，不考虑复杂几何构造。

  1.         模型接口

接口

变量

范围/单位

数据维度

数据类型

描述

a

m_flow

kg/s

[1]

Real

质量流量

p

bar

[1]

Real

压力

T_outflow

degC

[1]

Real

温度

Medium

-

-

-

介质

b

m_flow

kg/s

[1]

Real

质量流量

p

bar

[1]

Real

压力

T_outflow

degC

[1]

Real

温度

Medium

-

-

-

介质

qa

T

degC

[1]

Real

接口温度

Q_flow

W

[1]

Real

接口热流量

 

  1.         模型参数

tab参数

group参数

参数名称

默认值

单位

参数描述

常规

高级

CF_PressureLoss

1

-

自定义压降修正系数

CF_HeatTransfer

1

-

自定义换热修正系数

参数

Medium

TYBase.Media_Extend.GW50

 

流体介质

useHeatTransfer

true

-

是否考虑传热

初始化

mdot0

0.1

kg/s

初始化流量

p0

1.013

bar

初始化压力

T0

20

degC

初始化温度

几何

L

1

m

长度

Dhyd

25

mm

水力直径

theta

0

deg

heightA-heightB的进出口角度

includeStaticHead

false

-

重力效应

Aheat

Modelica.Constants.pi * Dhyd * L

m2

换热面积

管壁顺应性

usePipeCompressibility

true

 

是否考虑管道压缩效应

thick

0.01

m

管壁厚度

E

2.06e6

bar

管壁拉伸模量

nu

0.3

 

泊松比

换热

参数

calType

定义换热系数

-

换热计算方法

Re_trans1

2300

1

层流开始向湍流过渡Re值

Re_trans2

10000

1

层流完成向湍流过渡Re值

根据Nu公式计算

Nu_force_turbExp

NuA * Re .^ NuB * Pr .^ NuC

-

强制对流努塞尔数上限表达式

Nu_force_lamExp

max(NuA * Re .^ NuB * Pr .^ NuC, NuMin)

-

强制对流努塞尔数下限表达式

NuA

1

-

换热修正系数NuA

NuB

1

-

换热修正系数NuB

NuC

0.4

-

换热修正系数NuC

NuMin

0.1

-

换热修正系数NuMin

定义换热系数

h_conv_set

75

W/(m2.K)

对流换热系数

根据colburn j 因子公式计算

aj

0.665

 

Nu表达式系数,Nu = aj*Re^bj

bj

-0.5

 

Nu表达式系数,Nu = aj*Re^bj

压降

参数

Friction

管道内存在孔口

 

压降方式选择

根据管道内存在孔口计算

fromDp

true

 

true,mdot = f(dp)| false, dp=f(mdot),适用于压力边界

lambda_crit

1000

 

临界流数,默认值1000

c_qmax

0.7

 

最大流动系数

根据常规压降计算

rr

1e-05

 

相对粗糙度

rr_tab

{0, 1e-05, 0.002, 0.008, 0.016, 0.033}

 

相对粗糙度序列

tab_ff

/

 

基于雷诺数Re和相对粗糙度rr查表摩擦因子ff，每个表格页和相对粗糙度序列一一对应

根据用户定义dm=f(dp)或dm=f(dp,T)计算

T_tab

{293, 323, 373}

 

上游温度T的插值序列

tab_mdot

/

 

基于压降dp和上游温度T查表流量mdot，每个表格页面和温度序列一一对应

根据zeta计算

tab_zeta

/

 

查表雷诺数Re获得zeta流阻系数

 

  1.         模型变量

变量类型

变量名称

单位

类型

描述

结果变量

V

m3

Real

未形变的体积

A

m2

Real

内部截面积

dp

bar

Real

摩擦压降

Pr

1

Real

普朗特数

Re

1

Real

格拉晓夫数

Gr

1

Real

格拉晓夫数

eta

Pa.s

Real

上游动力粘度

eta_s

Pa.s

Real

壁面动力粘度

c_qmax

-

Real

最大流动系数

tab_zeta

-

Real

查表雷诺数Re获得zeta流阻系数

mdot.start

kg/s

Real

质量流量

F_user

-

Real

用户自定义修正参数

rho

kg/m3

Real

密度

T_in.start

degC

Real

上游温度

pa

Pa

Real

上游压力

pb

Pa

Real

下游压力

dp.start

bar

Real

压力输入

u.start

m/s

Real

平均流速

ff.start

-

Real

摩擦因子

  1.         模型原理

单段管道，应用控制体计算基类CoolingCV以实现质量能量平衡（使用[p, T]组元作为状态变量），传热计算采用水管道换热模型，压降计算采用水管道压降模型。

压降方式：

模型内，压降模型用到管道内存在孔口（SingularPressureDrop 奇异压降）、常规压降、用户定义dm=f(dp,T)、zeta由Re查表四种压降计算方式，其原理为：

1. 管道内存在孔口（SingularPressureDrop 奇异压降）：

压降计算公式如下：

 

2.常规压降

基于基于雷诺数Re和相对粗糙度rr查表摩擦因子ff，每个表格页和相对粗糙度序列一一对应。

压降计算公式如下：

 

3.用户定义dm=f(dp,T)

通过压降dp和进口温度查表得到流量。

4. zeta由Re查表

tab_zeta查表，由雷诺数Re获得zeta流阻系数

压降计算公式如下：

其中，

ff

摩擦因子

Dhyd

管道水力直径

L

管长

流动系数

eta

动力粘度

压差

用户自定义修正系数

u

管内流速

rho

液体密度

theta

管道和水平面的夹角

rr

相对粗糙度

mdot

质量流量

diam

管道水力直径

 

 

换热方式

换热计算方法用到根据默认方法计算、定义换热系数、根据Nu公式计算和根据colburn j因子计算四种计算方式，其原理为：

热流量计算如下：

1.根据默认方法计算

若则采用，插值法计算。

对流换热系数计算如下：

2. 定义换热系数

把换热系数设定为常数值输入

 

3. 根据Nu公式计算

若则采用，插值法计算

和的定义如下：

默认值为

 

4. 根据colburn j 因子公式计算

j因子用于计算Nu数的公式定义如下：

，为j因子相关的两个系数，默认值aj=0.665，bj=-0.5。

其中，

eta

管道内液体在管内温度下的绝对粘度

eta_s

管内液体在壁面温度下的绝对粘度

Dhdy

管道水力直径

L

管道长度

ReTrans1

层流临界值，值设为2300

ReTrans2

湍流过渡的值，值设为10000

lambda

管内流体热导率

自然对流下的

强制对流下的Nu

湍流下的

换热面积

壁面温度

T

管内温度

对流换热系数

aj

Nu表达式系数,Nu = aj*Re^bj

bj

Nu表达式系数,Nu = aj*Re^bj

换热标定系数

换热系数