组件 114：分配集热器

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组件 114：分配集热器

规格

管道连接
1	流体进口
2	分流出口
3	剩余出口
4	到汇集集热器的逻辑连接

通用用户输入值物理应用图表显示示例

通用

组件 114"分配集热器（分配总管）"用于将连接到点 1（"流体进口"）的质量流分成两个流。与 EBSILONProfessional 中的简单分流器组件只关心质量平衡相比，组件 114 也提供了热和动量平衡。该组件旨在模拟一个将流体流平均分配到若干分支的集管。这样的配置可以在采用抛物线槽技术的太阳能热电厂中找到，在这里大量的集热环路连接到一个集管上。只有一个"分流"通过连接点 2 进行模拟。可以定义不是所有的质量流都分布在各分支上，而是剩余部分在连接点 3 上离开组件（"剩余流出"）。

连接点 2 描述了一个有代表性的分支点。尽管假设所有分支上的质量分布相等，但由于热量和压力损失的影响，沿着集管的分支点可能有不同的焓值和压力。用户必须选择相应应用具有代表性的热力学属性（压力和温度）。有几个选项可供选择。

用户必须指定沿着集管有多少个分支点。假设分支点的数量等于这些分支点之间的分段数量。这意味着，第一个分支点位于第一个集管分段的下游。最后一个分支点位于最后一个集管分段的下游，因此它位于集管的末端。

由于分配和汇集两种模型的功能存在一些差异，因此有一个分配总管（114）和一个汇集集管（115）可供选择。

用户输入值

基础参数

NBRANCH	集热器的分段数，也是分支点的数量
IBRANCH	集热器中代表性分支点的位置（图形中的红色三角形） IBRANCH = 1 是进入集热器的第一个分支点（在长度 LSECT 之后） IBRANCH = NBRANCH 是集热器中的最后一个分支点（在集热器的末端，长度为 NBRANCH * LSECT）
NLOOPS	连接到每个分支点的环路数（整数）
IDP	压力损失计算的节点位置（1 <= IDP <= NBRANCH）
FSPECM	质量流量分离方式的定义如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 质量流量分离方式的定义 =1: 由 M3M1 规定的 M3 与 M1 的分离率 =2: 由 M2 和 M3M1 计算 M3
M3M1	M3 与 M1 之比（在 FSPECM = 1 时使用）
FREPH	分支点焓值的计算方法如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: IBRANCH 的局部值 =1: 所有 NBRANCH 分支的温度平均值 =2: 所有 NBRANCH 分支的焓值平均值
FREPP	分支压力的计算方法如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: IBRANCH 的局部值 =1: 集管上的最大压降（等于 DP13） =2: 自动搜索两个集管上的最大总压降
LSECT	两个分支点之间集管分区的长度
FDADAPT	沿集管的直径特性假设（在 FDPN = 1 / 2 时使用）如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 由 DDESIG 给定的恒定直径 =1: 获得恒定速度的直径特性，由 VDESIG 给定
DDESIG	集管内径（沿集管的常数，在 FDPN = 1 / 2 和 FDADAPT = 0 时使用）
VDESIG	集管设计速度（沿集管的常数，在 FDPN = 1 / 2 和 FDADAPT = 1 时使用）
FMODE	计算模式的标志（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（即总是非设计模式，即使已经进行了全局设计计算） = -1: 局部设计

压力损失参数

FDPN	标称压力损失的计算方法如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 由参数 DP12N 给出 =1: 单相计算 =2: 两相计算
DP1RN	流入点 1 和节点 IDP 之间的标称压力损失
DP13N	流入点 1 和流出点 3 之间的标称压力损失
FDPPL	部分负荷压力损失的计算方法如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 取决于质量流量 =1: 取决于质量和体积流量 =2: 标称值为常数（根据 FDP12N 计算） =4: 单相计算 =5: 两相计算
ZETAARM	分支处的单个压力损失系数
KS	管道内表面的等效粗糙度（用于计算压力损失）

热损失参数

FQLOSS	计算环境热损失的方法如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: QSLOSS 给定的特定热损失 =1: TSLOSS 给定的特定温降 =2: HSLOSS 给定的特定焓降 =3: 由热损失模型计算的热损失
QSLOSS	特定长度的热损失（沿整个集管的常数，如果 FQLOSS = 0，则使用）
TSLOSS	特定长度的温度下降（沿整个集管的常数，如果 FQLOSS = 1，则使用）
HSLOSS	特定长度的焓降（沿整个集管的常数，如果 FQLOSS = 2，则使用）
RATISOL	隔热材料的厚度（隔热材料的外径和内径之比，FQLOSS = 3 时使用）
LAMISOL	隔热材料的导热性（FQLOSS = 3 时使用）
CORQLOS	调整从热损失模型中获得的热损失的系数（FQLOSS = 3 时使用）
FSTAMB	环境温度的定义（基于模型的热损失需要）（与 FQLOSS = 3 一起使用）如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 由参数 TAMB 给定 =1: 取自带指数 ISUN 的上级太阳组件
TAMB	环境温度（在 FQLOSS =3 和 FSTAMB = 0 时使用）
ISUN	参考太阳数据组件的指数

标称参数

M1N	质量流量进口（标称）
M3N	质量流量剩余出口（标称）
P1N	进口压力（标称）
H1N	进口焓（标称）
VR12N	参考点 1-2 处的比容（标称）
VR13N	参考点 1-3 处的比容（标称）
TAMBN	环境温度（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。

结果值

QLOSS12	流体进口和代表性分支之间的热损失
QLOSS13	整个集管的热损失
QLOSSA	特定长度的平均热损失
DT12	流体进口和代表性分支之间的温降
DT13	流体进口和剩余出口流量之间的温降
DP12	流体进口和代表性分支之间的压降
DP13	整个集管的压降
DPZETA	代表性分支的额外压降
DPSA	特定长度的平均压降
DMAX	最大直径
DMIN	最小直径
RTAMB	用于计算的环境温度
RNBRANCH	用于计算的分支数量
RIBRANCH	用于计算的代表性分支
RNLOOPS	用于计算的每个分支的环路数
RLSECT	用于计算的一个分区的长度
RISUN	用于计算的指数

物理应用

方程式

质量分布

进入组件的质量流 M1 被分成与 NBRANCH * NLOOPS 等量的质量流 M2 进入分支，和剩余的质量流 M3，M3 在末端离开集管。M3 与 M1 的比例必须由参数 M3M1 来规定，或者 M3 在管道由外部给出。

M2 = (M1-M3) / (NBRANCH*NLOOPS).

参数 NBRANCH 描述了沿着集管的分区数量。在每一区域之后，质量流的一部分被带出到支管中。这一部分可以在分支点的 NLOOPS 环路上平均分配。这个选项的意图是，在抛物线槽电站中，两个集电环路（北环和南环）通常连接到一个分支点。通过指定 NLOOPS = 2，这种情况可以很容易地得到体现。

代表性分支处的热力学特性

EBSILONProfessional 计算了沿集管的每个 NBRANCH 分支点的比焓和压力。在模拟过程中，使用一个代表性分支点。这个代表点不一定与集管的一个物理分支点相匹配，但必须根据与之相连的组件的物理学原理来选择。

如果连接了一条太阳能集热器管道，那么将代表分支设置在一个平均温度是合理的，因为太阳能集热器管道的热损失取决于与环境空气的温差。用户有三个选项来选择在代表分支处设置的比焓：

FREPH=0: 使用指数为 IBRANCH 的分支点的比焓。
FREPH=1: 使用所有 NBRANCH 分支点的温度平均值。
FREPH=2: 使用所有 NBRANCH 分支点的焓值平均值。

如果需要最低（IBRANCH = NBRANCH）或最高（IBRANCH = 1）温度，可以使用选项 FREPH = 0。

以同样的方式，可以选择代表分支点的压力水平。有三个选项来定义代表分支处的压力：

FREPP=0: 使用指数为 IBRANCH 的分支点的压力。
FREPH=1: 使用 IBRANCH = NBRANCH 的压力，代表集管上的最大压降（DP13）。
第三个选项不能在组件 114 中选择，但在相应的组件 115 中可以选择。

在第三个选项中，EBSILONProfessional 会查看分配和收集集管的系统并确定最大压降的路径。对于这个选项，需要用一条逻辑线将这两个组件连接起来。当这个选项被激活时，代表分支得到 EBSILONProfessional . 识别的分支点的压力。关于这种方法的更多细节，在组件 115 的帮助中解释。

热量损失

流入的流体 M1 被分配到剩余的出流 M3 和分支 M2 上。在没有热损失的情况下，出口 2 和 3 的比焓与进口 1 的比焓相同。如果热量的具体损失 QSLOSS、温度 TSLOSS 或焓 HSLOSS 设置为 0，情况就是这样。

按长度特定下降的标称热损失（FQLOSS = 0,1,2）

可以通过为这些参数规定非零值来考虑集管各段的热损失。用户可以选择定义特定长度的热损失（FQLOSS = 0）、温降（FQLOSS = 1）或焓降（FQLOSS = 2）。用户定义的值被用来计算每个分段结束时的比焓。这个计算从流入后的第一个分段开始，对所有分段串联进行。下游分段的进口条件由相应上游分段的出口条件给定。请注意，比热损失、温降或焓降在整个长度上是恒定的。由于各段的质量流量不同，如果选择一个恒定的温降，沿集管的温度曲线才是线性的。采用恒定的比热损失将导致非线性的温度曲线。

由模型定义的标称热损失（FQLOSS = 3）

作为第四个选项，提供一个基于模型的热损失计算。每个分段的有效热损失是根据保温材料的径向热传导，从流体和环境温度的差异计算出来的。集管第 i 段的标称热损失是根据以下公式计算的

Q_0(i)=2*pi*LSECT*LAMISOL*1 / ln(RATISO) * CORQLOS * ( T_0(i) - Tamb_0) ,

其中 LAMISOL 是保温材料内外直径的比率（沿集管恒定），CORQLOS 是调整模型结果的一个参数。T_0（i）是流体温度（在每个分段的中心），Tamb_0 是环境温度。

部分负荷的热损失

在部分负荷运行中，假设热损失在流体和环境空气的温差中是线性的。因此，损失是根据标称值计算的，方法是

Q(i) = Q_0(i) * ( T(i) - Tamb) / ( T_0(i) - Tamb_0) .

只有在选择基于模型的计算（FQLOSS = 3）时才需要设计点的环境温度，环境温度被存储为部分负荷热损失的参考点。

压力损失

由于沿集管的质量流速和直径（可选）不同，沿集管的特定长度压降将不会是恒定的。为了避免逐段进行详细的压降计算，我们假设特定的压降可以用二阶多项式进行近似计算。沿着集管对该多项式进行积分，得到两个不同位置的压力差，即 DP12 为进口 1 和代表性分支 2 IBRANCH 之间的压降，DP13 为进口 1 和出口 3 之间的总压降。需要三个节点来确定多项式的系数。第一个节点位于进口 1，第二个节点位于 IDP 位置，第三个节点位于出口 3。用户可以决定

FDPN = 0: 通过压降 DP1RN 和 DP13N 来规定压力差，或者是
FDPN = 1: 使用压力损失模型来计算这三个位置的具体压降。

可以通过参数 ZETAARM 来指定分支处的额外单一压力损失。