管道连接 |
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1 |
空气进口 |
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2 |
空气出口 |
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3 |
冷却水进口 |
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4 |
冷却水出口 |
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5 |
补给水进口 |
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6 |
排污 |
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7 |
烟气进口(可选) |
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8 |
用于性能系数(PACKPERF - 作为 h)或 T4 的控制进气口 |
组件 111 模拟了一个带有对流湿式冷却区的自然通风冷却塔。湿冷却区模型基于默克尔(Merkel)方程(例如 VDI 热图谱,Mj 部分)
从第 11 版开始,这种冷却塔有了识别模式。标志 FIDENT 允许控制是否
• 计算冷却水出口温度 T4 (FIDENT = 0)
• 冷却水出口温度 T4 被指定,空气流量被计算(FIDENT = 1)
• 冷却水出口温度 T4 被指定,并计算默克尔数(FIDENT = 2)。
也可以指定一个风向修正。
另外,可以为整体特征系数 C、性能系数 K 和风向修正指定一个内核表达式。
现在默克尔冷却塔也可以在 INTMAT 模式下使用(将材料数据整合到方程系统中)。因此,对于包含这些组件的模型,也可以进行材料数据的调整。
注释
有一个性能系数 PACKPERF,通过它可以模拟出冷却塔性能的变化。该参数可通过逻辑线访问,因此有可以对它进行调整。
关于 T4 规格的说明:
FFU |
开关(开/关) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 关闭(无空气计算,输入冷却范围 DT34N = T3 - T4) =1: 开启 |
DT34N |
冷却范围(仅适用于FFU = 0) |
FMODE |
计算模式(设计/非设计) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 全局 = 1: 局部非设计 =-1: 局部设计 |
FIDENT |
识别模式: 如父工况(子工况为可选项) 表达式 = 0: 不识别,T4 由组件计算。 = 1: T4 被指定在管道上,组件调整空气流量,以达到这个温度。 = 2: T4 被指定在管道上,组件调整Merkel系数,以达到这个温度。 |
FWETZONE |
用于湿区模式的开关: 湿区的设计使用一个特征参数 WETZONE。FWETZONE 开关决定了这个参数应该如何解释: 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: PWETZONE 被解释为出水温度(T4)。默克尔系数由此计算出来。这是默克尔的主方程对水温的积分。积分极限是湿区的进水和出水温度。 =1: PWETZONE 被解释为空气进口处湿球温度(TWB1)和出水口温度(T4)之间的冷却温差(接近温度)。因此,湿球温度是冷却极限温度(由一个无限大的区域可达到的温度),因为水的蒸发会导致额外的低于空气进口温度的冷却。该温度近似值也被称为冷却极限距离。它通常被设定为 5K,在实践中可发现冷却极限距离在 4K 和 7K 之间。T4 是由冷却极限距离决定的,然后是默克尔数,例如 FWETZONE = 0。 =2: PWETZONE 被解释为默克尔数(Me)。在这种情况下,要找到水的出口温度作为积分极限,从而使梅克尔主方程的积分给出需要的梅克尔数。 =3: PWETZONE 被解释为 NTU("传递单元数")。得到默克尔数 Me = NTU * AWR,其中 AWR 为空气/水比率 AWR = M4 / M1_dry。然后根据默克尔数计算出水出口温度,(FWETZONE = 2)。 |
PWETZONE |
湿区参数 冷却水出口温度 T4(对于 FWETZONE = 0) 湿区冷却温差(对于 FWETZONE = 1) 默克尔数(对于 FWETZONE = 2) (对于 FWETZONE = 3)物理关键字 NTU (无尺寸),定义:NTU = (k*A / (m * cp) |
AWR |
干燥空气/水比率,设计 |
FPACKFACT |
整体(打包)特征系数 C 的标志(非设计) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 内部由规格值决定 =1: PACKFACT= Port_8.P/(1 bar) =2: 表达式 EPACKFACT |
PACKFACT |
整体(打包)特征系数(C),非设计 |
EPACKFACT |
整体(打包)特征系数(C)的表达式 evalexpr:REAL; |
PACKEXP |
整体(打包)特征指数(M),非设计 |
FPACKPERF |
性能系数的规格,非设计 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 内部由规格值决定 =1: PACKPERF= Port_8.H/(1 kJ/kg) =2: 表达式 EPACKPERF |
PACKPERF |
整体(打包)特征性能系数(K),非设计 |
EPACKPERF |
PACKPERF 的表达式 |
FMERKEL |
梅克尔方程的开关 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 标准默克尔方程 =1: 扩展梅克尔方程 |
FHUM |
处理湿区出口湿度 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 湿区出口相对湿度由用户输入 =1: 湿区出口相对湿度计算得来 |
PHI2 |
湿区出口相对湿度(FHUM = 0) |
DRIFT |
漂移损失份数 |
FCIRC |
水循环类型的开关 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 封闭式循环。通过参数 COC 来确定补水和清洗流速 =1: 开放式循环。没有补水和清洗流量 |
COC |
闭式循环中的浓度循环 警告: 根据 VGB R 455 P COC = 补水/清洗水 = Z/A 这是一种简化,它对组件 111/112 无效,因为这里的计算是考虑到漂移损失(DRIFT)后盐类浓度的实际增加。 |
FSTACK |
烟囱模式的开关 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 输入压降 =1: 输入烟囱高度 |
PSTACK |
烟囱参数 压降 (FSTACK = 0) 有效烟囱高度 (FSTACK = 1) |
FCFWIND |
指定风校正系数 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 无 =1: 值 CFWIND =2: 值 CWTDT =3: 气流系数 = Port_8.M/(1kg/s) =4: 冷却水出口偏差 = Port_8.M/(1kg/s)*(1K) =5: 特征线查询 CWINDAIRFLOW,风速 x = Port_8.M/(1kg/s)*(1m/s) =6: 特征线查询 CWINDCWTDT, 风速 x = Port_8.M/(1 kg/s)*(1 m/s) =7: 表达式 ECFWIND 修正气流(系数) =8: 表达式 ECFWIND 修正冷却水温度(偏移) |
CFWIND |
气流的风修正系数 |
CWTDT |
冷却水出口的风修正温度偏移(dt) |
ECFWIND |
风修正系数表达式 函数 evalexpr:REAL; begin if (n > 0) then WindSpeed:=internals[0].value; evalexpr := val; end; |
FHYBRID |
混合模式开关 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 关闭 =1: 手动输入 =2: 设置烟羽形成余量(冷却温差) |
MGNPLUME |
烟羽形成余量(FHYBRID = 2) |
FHX |
换热器模式开关 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 关闭 =1: 实效(有效性) =2: 温度变化,Hybrid = 1 激活 =3: 面积 |
PHX |
换热器参数 如父工况(子工况为可选项) 表达式 实效(有效性)(如果 FHX = 1) 温度变化(如果 FHX =2 ) 面积(如果 FHX = 3) |
WATRAT |
干燥区/总水量-流量比 |
AIRRAT |
干燥区/总空气-流量比 |
KAIR |
空气侧传热系数 |
KWAT |
水侧传热系数 |
FOUL |
脏污系数 |
PLGASEXP |
非气侧设计指数 |
PLWATEXP |
非设计水侧指数 |
HXFRAC |
换热器的有效份额(非设计) |
AWRN |
空气与水的比率(标称) |
MERKELN |
默克尔数(标称) |
DP12N |
空气侧压降(标称) |
HSTACKN |
所需的烟囱高度(标称) |
RHO1N |
环境空气密度(标称) |
PHI1RAT |
环境空气湿度比 |
PHI2RAT |
空气出口湿度比 |
RHO2 |
空气出口密度 |
M2N |
出口空气流量(标称) |
MDRYWZ |
湿区干空气质量流量 |
MAIRHXN |
换热器空气质量流量(标称) |
MWATHXN |
换热器水的质量流量(标称) |
KNAIR |
空气侧传热系数(标称) |
KNWAT |
水侧传热系数(标称) |
AHX |
换热器面积 |
VMSTACK |
烟囱体积流量 |
标记为蓝色的数值是非设计计算参考量。在所使用的公式中,实际的非设计值参考这些量。
一般来说,所有的输入需要可见。通常会提供默认值。
更多关于输入域的颜色和描述的信息,请参见编辑组件\规格值。
关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息,请参见通用\接受标称值。
特征线 1, CWINDAIRFLOW: CF(空气质量流量) = f (风速) CF = 修正系数 |
X-轴 1 风速 第一 点 |
特征线 2, CWINDCWTDT: dT( 冷却水温度) = f (风速) |
X-轴 1 风速 第一 点 Y-轴 1 dT (冷却水温度) 第一 点 |
自然通风冷却塔由四个区域组成,如下图所示。这些区域是湿式冷却区、干式冷却区、冷却塔盆和烟囱。
干式冷却区可以由用户激活(FHYBRID)。在设计模式下,干到湿的冷却份额的分配将由干区和湿区之间的空气和水流量比、湿区大小和换热器大小来设定。
干区的物理学是根据正常的空气-水交叉流动换热器的规则来描述的,湿冷区的物理学是根据默克尔方程的规则来描述的。
湿区的部分负荷性能是梅克尔数的特征,是干空气与水比率的函数。
一个通风模型描述了烟囱高度、烟囱进口条件(即冷却区的空气出口温度)和空气的关系。作为一个特殊的功能,可以添加烟气来增加通风量。
通过默克尔方程积分,将计算出默克尔数。
找到相应的出水温度以获得所需的默克尔数。
通过关系:Me = MeDesign * K * C * (AWR / AWRDesign)m 当前默克尔数将被计算出来。然后由求解器找到对应这个默克尔数的出水口。K、C 和 m 被定义为 PACKPERF,PACKFACT 和 PACKEXP。
如果湿区出口湿度由用户设定(FHUM = 0),则可以通过数字正交来确定默克尔数。应用来自 TOMS; TRANSACTIONS ON MATHEMATICAL SOFTWARE, VOL. 17, NO. 4, DECEMBER, 1991, PP. 457-461 的 699 算法。
如果计算湿区出口湿度(FHUM=1),就需要解一个常微分方程系统。这里使用了5阶的 Runge-Kutta 方法(Dormand-Prince)。
换热器采用 NTU-Effectiveness (NTU-有效性) 方法建模为单通道换热器。 (VDI Wärmeatlas (VDI 热力图谱), Section Ca; Compact Heat Exchangers; by W.M. Kays and A.L. London)
传热系数的非设计关联
对空气侧:
k 气体非设计 = k 气体设计 *(v 气体非设计 / v 气体设计)m1 (默认 m1 = 0.8, m1 对应于 PLGASEXP))
对水侧:
k 水非设计= k 水设计 *(v 水非设计 / v 水设计)m2 (默认 m2=0.8, m2 对应于 PLWATEXP)
水的密度被认为是恒定的。
在设计模式下,空气流量将由参数 AWR 决定。压降和所需的烟囱高度 H 之间的关系由如下:
其中 rho = 密度,g = 引力常数
在非设计模式下,压降可以通过以下公式计算:
干区和湿区的空气流量可以通过以下公式确定:
其中 A = 横截面积:
消掉 得到最终的空气流量非设计方程:
组件显示 1 |
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