组件 115：汇集集热器

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组件 115：汇集集热器

规格

管道连接
1	代表性汇流
2	流体出口
3	自上级进口
4	自分配集热器的逻辑连接

通用用户输入值物理应用图表显示示例

通用

组件 115 "收集集管（汇集集热器）" 与组件 114 "分配集管" 配合使用，模拟将 NBRANCH * NLOOPS 相同质量的流量收集到一个收集集管。这些相同的质量流中只有一个连接点 1 连接到组件 115（"代表进给"）。收集的质量流在连接点 2（"流体出口"）离开组件。通过连接点 3（"自上级进口"），第二个质量流可以进入集管。如果多个集管串联排列，一个收集器的出口流入下一个收集器，那就会用到这个方法。

用户必须指定沿着集管有多少个交接点 NBRANCH。假设交接点的数量等于分段的数量。这意味着流向上的最后一个交接点位于最后一个集管段的上游。第一个连接点直接位于第一个集管段上游的进口 3 处。

由于一些收集器的参数通常与分配器的参数相同，所以两个组件可以同步。如果同步被 FSYNC = 1、2 或 3 激活，收集器的参数 NBRANCH、NLOOPS、LSECT 和 ISUN 将通过逻辑管道从分配器中读取。这三个同步选项在压力处理的方式上有所不同。

FSPECX 允许定义在哪些引脚上指定组份。然而，这个标志只有在材料方程被整合到方程系统中时才能使用。

（模型选项 --> 模拟 --> 迭代，材料方程的集成程度）。

用户输入值

基础参数

FCONF	组件 114 分配总管的相对几何排列如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 不使用逻辑线，所有数值都在分配和收集集管中单独指定 =1: 同流向排列 =-1: 反流向排列
NBRANCH	集热器的分段数，也是汇集点的数量
IBRANCH	集管中代表性交汇点的位置（图形中的红色三角形）。用于 FSYNC = 0，定义汇流进口和出口之间的压力路径。 IBRANCH = 1 是从流体出口进入集管时的第一个交汇点（在长度 LSECT 之后） IBRANCH = NBRANCH 是集管的最后一个交汇点（在集管的末端，长度为 NBRANCH * LSECT）
NLOOPS	连接到每个交汇点的环路数量
IDP	压力损失计算的节点位置（1 <= IDP <= NBRANCH）
FSPECM	质量流量计算方法的定义如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 流入量 M3 由外部给定 =1: 流入量 M3 由代表性的汇流 M2 和 M2M3 的比率计算得出 =2: 流入量 M3 由流出量 M1 和比率 M2M3 计算得出
M3M2	M3 与 M2 的比率（在 FSPECM = 1 或 2 时使用）
FSPECP	压降的处理如父工况（子工况为可选项）表达式 =1: 计算的压力损失应用于所有三个连接点之间，压力水平由三条管道中的一条设定 =-1: 在进口 P1 节流（只有 P2 和 P3 通过内部压降连接） =-2: 在进口 P2 节流（只有 P1 和 P3 通过内部压降连接） =-3: 在进口 P3 节流（只有 P1 和 P2 通过内部压降连接）
FREPP	用于压力计算的交汇点位置如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 使用由 IBRANCH 定义的交汇点 =1: 使用最后一个交汇点来表示最大压降 DP32 （IBRANCH = NBRANCH）
LSECT	两个交汇点之间的集管分段长度
FDADAPT	沿集管的直径特性假设如父工况（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
FSPECX	材料方程处理如父工况（子工况为可选项）表达式 =0: 任何给定 =1: 给定引脚 1 和（2 或 3） =2: 给定引脚 2 和（1 或 3） =3: 给定引脚 3 和（1 或 2） =12: 给定引脚 1 和 2 =23: 给定引脚 2 和 3 =13: 给定引脚 1 和 3

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（比选项 2 计算得更快） =2: 计算单相和两相流量
DPR2N	流入点 1 和节点 IDP 之间的标称压力损失
DP32N	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: 计算单相流量（比选项 4 计算得更快） =5: 计算单相和两相流量
KS	管道内表面的等效粗糙度（用于计算压力损失）

Heat Loss Parameters

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）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	代表性汇流质量流量（标称）
M3N	来自上一段的进口质量流量（标称）
P2N	进口压力（标称）
H1N	代表性汇流焓值（标称）
H2N	出口焓值（标称）
H3N	来自上一段的进口焓值（标称）
VR12N	参考点 1-2 处的比容（标称）
VR32N	参考点 3-2 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。

结果值

QLOSS12	代表性汇入点和流体出口之间的热损失
QLOSS32	整个集管的热损失
QLOSSA	特定长度的平均热损失
DT12	代表性汇入点和流体出口之间的温降
DT32	整个集管的温降
DP12	代表性汇入点和流体出口之间的压降
DP32	整个集管上的压降
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回路数
RLSECT	用于计算的一个分段长度
RISUN	用于计算的太阳指数

物理应用

方程式

质量平衡

与 NBRANCH * NLOOPS 相等的质量流 M1 在 NBRANCH 汇入点进入集管组件。此外，还有一个质量流 M3 可以进入集管。质量流量 M3 要么由外部提供，要么由 M1 或 M2 以及来自前一个组件的流量 M3 与流体流出量 M2 之间的比率 M3M2 定义。

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

参数 NBRANCH 描述了沿集管的分段的数量。在每个分段的初始处（流动方向），质量流量 M1 * NLOOPS 进入集管。

热量平衡

流体 M1 在每个汇入点流入到流量 M3 中。在没有热损失的情况下，流体出口（2）的比焓是进口 1 和 3 比焓的质量流量加权平均值。如果热量 QSLOSS、温度 TSLOSS 或焓 HSLOSS 的具体损失被设定为 0，就属于这种情况。

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。

集管内部压力损失

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 为代表性汇入进口 1 和出口 2 之间的压降，DP32 为进口 3 和出口 2 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 3，第二个节点位于 IDP 位置，第三个节点位于出口 2。用户可以决定

FDPN = 0: 通过压降 DPR2N 和 DP32N 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。

基于模型的压降计算

组件 113 中描述的压力损失模型在这里被用来计算三个节点上的具体压力损失（Pa/m）。这需要对这些位置的集管直径做出假设。有两个选项可供选择：

FDADAPT = 0: 沿集管的直径不变，由 DDESIG 给出
FDADAPT = 1: 选择直径以获得沿集管的恒定速度（VDESIG）（对于两相流采用质量平均密度）

在第二个选项中，直径是根据各分段的标称质量流量和密度来计算的。请注意，由于计算方法是假设直径的连续特性，以接近真实系统中的截面恒定特性。

部分负荷压力损失

对于部分负荷压力损失的计算，用户有以下选择：

FDPPL=0: 取决于质量流量（与标称值 DP12N 和 DP32N 相关）
FDPPL=1: 取决于质量和体积流量（与标称值 DP12N 和 DP32N 有关）
FDPPL=2: 标称值 DP12N 和 DP32N 下的常数
FDPPL=3: 根据实际流体参数，由压降模型计算得出

与组件 114 同步，选择压力路径（FREPP 和 FCONF）

对于太阳能应用来说，所有平行管道上的质量流量最好平均分配。由于分配和收集器中的压力下降，所有管道中产生的压力差一开始就是不一样的。假设管路中的液体阻力相同，质量流量就不会相等。在实际应用中，相等的质量流量是通过孔板或手动阀的额外阻力形成的。在对场进行微调后，所有管道都面对的是相同的质量流量。

在对场进行理想的微调之后，有一条管道的额外阻力为零。当要确定整个场的压降时，必须考虑这条管道。对于选项 FREPP = 0，用户决定哪个分支 / 汇入点被用于压力计算。选择的组合可能不是最大压降的路径。当选择 FCONF = 0 时，用户可以完全自由地组合分配器和收集器的 IBRANCH 值，而对于 FCONF = 1 或 FCONF = -1，EBSILONProfessional 会根据分配器和收集器的相对几何排列自动选择相应的配对。分配器和收集器中的 IBRANCH 之间应用以下关系

FCONF= 0: IBRANCH（收集器）不依赖于 IBRANCH （分配器）
FCONF= 1: IBRANCH（收集器）= NBRANCH -（IBRANCH - 1）（分配器）
FCONF= -1: IBRANCH（收集器）= IBRANCH（分配器）

在同步化被激活的情况下（FCONF = 1 或 -1），其他一些参数被同步化（从分配器中读取），因为它们在两个组件中可以被认为是相等的：

NBRANCH
NLOOPS
IBRANCH （取决于 FSYNC 的不同分配）
LSECT
ISUN

请注意，当 FREPP = 0 时，用户需要确定最大压降的路径，这在选择 FCONF = 1 时尤其如此。

通过标志 FREPP = 2，EBSILONProfessional 帮助确定最大压降的路径。对于这个选项，必须选择标志 FSYNC = 1 或 -1，分配器和收集器必须用逻辑线连接。程序会检测在分配和收集器中哪一对 IBRANCH 值会导致最高的总压降。这些 RIBRANCH 值被用于计算，而不是用户可能已经定义的 IBRANCH 值。