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    组件 112:强制通风冷却塔
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    组件 112:强制通风冷却塔(Merkel)


     

    规格

    管道连接 

    或 (如果 FTYPEFAN = 1)

      

    1

    空气进口

    2

    空气出口

    3

    冷却水进口

    4

    冷却水出口

    5

    补给水进口

    6

    排污

    7

    风机电功率

    8

    逻辑进口,性能系数控制进口(PACKPERF)

    9

    逻辑进口,用于降低风机速度的控制进口(T4MIN)

     

    通用       用户输入值       应用物理公式       显示       示例

     

    通用

    组件 112 模拟了一个带有对流湿式冷却区的机械通风冷却塔。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。


    用户输入值  

    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

    计算模式(设计/非设计)

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 无

    = 1: 给定 T4,识别气流

    = 2: 给定 T4,识别默克尔(Merkel)数

    FWETZONE

    用于湿区模式的开关   

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 设置冷却水出口温度 T4

    =1: 湿区冷却温差(接近温度)

    =2: 默克尔数(Me)

    =3: NTU (NTU = Me * M_Water_in / M_Air_dry_in

    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

    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。

    NBAYS

    激活的托架数量(设计)

    FSPECFAN

    风机转速的非设计计算模式 

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 手动输入

    =1: 降低风机速度,使湿区水出口温度 > T4MIN(非设计)

    =2: 降低风机速度,使湿区水出口温度 > H9(非设计)

    T4MIN

    湿区最低出水温度(FSPECFAN = 1 或 2)

    DTBAND

    开关滞后(FSPECFAN = 1 或 2)
    (暂未使用)

    NBAYSH

    减少体积流量的托架数量

    NBAYSOFF

    关闭(水侧旁路)的托架数量

    FTYPEFAN

    风机类型

    如父工况(子工况为可选项)

    表达式

    =0: 引风

    =1: 送风

    DP12

    空气侧压降

    FRVMH

    减少的体积流量份数

    EFFFANN

    标称体积流量时的风机效率

    EFFFANH

    减少体积流量时的风机效率

    LGEARN

    标称体积流量下的齿轮损失(份数)

    LGEARH

    减少体积流量时的齿轮损失(份数)

    EFFMOT

    电机效率

    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

    风力修正系数

    CWTDT

    冷却水出口的风修正温度偏移(dt)

    ECFWIND

    风修正系数表达式

    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

    =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

    气侧传热系数的非设计指数

    PLWATEXP

    水侧传热系数的非设计指数

    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)

    RHO1N           

    环境空气密度

    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)

    M1N                

    进口空气流量(标称)

    MDRYWZ       

    湿区干空气质量流量(标称)

    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

    NBAYSN        

    托架数量(标称)

    VMSTACK     

    烟囱体积流量(标称)

    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。

     

    特征曲线

     

    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
                            2          风速                        第二 点
     
                           .
     
                          N         风速                         最后一 点
     
        Y-轴             1          CF (空气质量流量)              第一 点
                             2          CF (空气质量流量)             第二 点   
                             .                                                                .
                                    CF (空气质量流量)              最后一 点

     

    特征线 2, CWINDCWTDT: dT( 冷却水温度) = f (风速)
                                       

     

        X-轴                      风速                                          第一 点
                            2          风速                                          第二 点

     
                            .
     
                          N          风速                                          最后一 点

        Y-轴             1          dT (冷却水温度)           第一 点
                             2          dT (冷却水温度)          第二 点
                                                                       .
                                    dT (冷却水温度)           最后一 点

                                                                                 



    物理应用

    机械通风冷却塔由多个托架组成,有一个共同的底盘。每个托架由三个区域组成。这些区域是湿式冷却区、(可选)干式冷却区和风机。

    湿冷却区模型的核心是所谓的默克尔方程[VDI 热图谱,第9版,第Mj章],它描述了水和空气流之间的综合热和质量传递穿过填料时的过程:

    方程的左边部分(所谓的默克尔数)描述了达到所需冷却负荷的热负荷比率(以饱和状态和相应的空气状态之间的焓差为基础),而右边部分则反映了填料的特征和冷却区的运行模式。

    在设计模式下,用户可以通过计算模式的参数 FWETZONE 和相应的参数值 PWETZONE 来确定冷却区的特征是否应预先定义(无论是作为默克尔数还是 NTU 数(Me/AWR)),或者是否应通过输入水出口温度或空气湿球接近温度来计算。

    为了建立混合冷却塔模型,以避免形成烟羽,可以通过在参数 FHYBRID 中选择混合模式来激活干式冷却区。

    在设计模式下,混合冷却塔的干区和湿区之间的冷却任务分配将通过定义空气和水的流量比或通过所需的烟羽形成余量(以露点度数差指定)来设置。

    在非设计模式下,空气分布将根据风机运行的定义(半速或关闭的风机数量)和压力损失特征来计算。

    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模拟的,湿冷区的物理学是根据默克尔方程的规则。

    湿区的部分负荷性能是梅克尔数的特征,作为干空气与水比率的函数。

    包括补水在内的通用水盆的能量平衡决定了被冷却水流的最终出口温度。

     

     

    湿区

    设计:

    给定水出口温度:

    通过默克尔方程积分,将计算出默克尔数。

    给定默克尔数:

    找到相应的出水温度以获得所需的默克尔数。

    非设计:

    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

    梅克尔方程积分:

    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)。

     

    风机和空气流量:

    设计:

    在设计模式下,空气流量和压降由用户输入(AWR 和 DP12)。
    通过风机的体积流量将被计算出来。

    非设计:

    该模型的假设是在标称风机速度下的体积流速是恒定的。
    在降低风机速度时,体积流速将由参数 FRVM 来调整。

    压降的关系由以下公式描述:

     

    其中 rho = 密度,和 A = 横截面积:

    消除 得到最终的非设计压降相关:

     


    组件显示

    显示选项 1

    示例

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