管道连接 |
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1 |
主进口(冷流,管内) |
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2 |
主出口(冷流,管内) |
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3 |
次进口(热流,管外) |
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4 |
次出口(热流,管外) |
|
5 |
KAN 控制进口(作为 H) |
该组件为具有相变的换热控制进口器建模,考虑到各个区域的不同传热系数。
在 124 组件之前,Ebsilon 中只有两个组件支持相变:
组件10:(给水预热器 / 加热凝汽器),其中减温区和冷凝区在使用 Rabek 方法时区别考虑。
然而,这个组件只允许显示一个相变:
组件 71: (直流本森锅炉),实施了四种相变的情况:
由于相变既可以发生在冷侧,也可以发生在热侧,因此总共有 16 种可能的组合(参见图)。
基于数字方案的计算:
在第一步扩展阶段,四种最常见的情况(通常发生在蒸汽发生器中)已经被实施(其它情况随后)。
基于分析方案的计算:
对其它情况进行建模的一个好方法是用级联换热器,至少可以近似地描述相应情况。
然而,在设计中,一个组件 124 只能用于一个适用范围。因此,如果要建立一个带有省煤器、蒸发器和过热器的完整蒸汽发生器模型,就必须将三个组件 124 串联起来。那么在非设计的情况下,组件之间的各个适用范围可能会就发生变动。
设计工况中的有效适用范围是通过标志 FTYPHX("换热器类型")来设定的。到目前为止,可以如下选择:
0: 通用换热器
1: 省煤器
2: 蒸发器
3: 过热器
组件124 已经被扩展,包括了一个新的计算模式。这个模式可以通过新的标志 FALG = 0 / FALG = 1 来开启。
当 FALG = 0 时:组件 124 根据分析方法计算热交换,就像以前一样,其中 K 数是由各个 alpha 数计算出来的。
相反,当 FALG = 1时,换热器在工作流体的流动方向上进行数值求解。
数值元素的数量是通过参数 NFLOW 设定的。然后寻求热交换的数值解,与组件 126 相类似。为此,应用了组件 126 的综合分析和数值程序。与组件 126 的区别在于,组件 124 只确定了一个稳态解决方案。计算的结果取决于数值元素的数量(NFLOW)和数值方案的选择(FNUMSC)。与分析解法相比,数值解法的优点是它能产生更精确的解,特别是在流体的焓和温度之间存在强烈的非线性依赖关系的情况下(QT 图中线的曲率)。
收敛-调节:
不巧的是,在所有情况下不都能保证数值解决方案的收敛性。在这种情况下,建议改变点的数量 NFLOW 或数值模式 FNUMSC。用中心差分计算(FNUMSC=1)更准确,因此也是默认设置。
然而,它可能导致数值问题,特别是在质量流量差异很大的情况下。在这种情况下,建议改用迎风法(FNUMSC=0)。
模式"通用换热器"允许涵盖情况 1,即相变既不发生在冷侧也不发生在热侧。这种情况也可以用其它换热器来模拟,但为了完整起见,这里也陈述一下。
标志 FSPECD 规定了设计的影响方式。可以选择
0: 指定规格值 EFF 中的实效,
1: 指定规格值 DTN 中的下端温度差,(见换热器通用说明)
2: 指定规格值 DTN 中的上端温度差,(见换热器通用说明)
3: 指定规格值 DTN 中的热流出口温度,
4: 指定在各管道上的两个热流温度和一个冷流温度,或
5: 指定在各管道上的两个冷流温度和一个热流温度。
在这两种情况下,设计计算的结果是 k*A 的标称值 KAN。
由于该组件要支持非设计模式下的相位转换,指定所有相位范围的 alpha 数字和指数是有意义的。
在这两种情况下,设计计算的结果是 k*A 的标称值 KAN。由于该组件要支持非设计模式下的相位转换,指定所有相位范围的 α 数字和指数是有意义的。有两种识别模式(FIDENT = 2)和(FIDENT = 4):T2 - 规格和 T4 - 规格。在这些模式中,对非设计不使用 KAN 和相应的缩放定律,而是以这样的方式来计算 k*A 以使其结果达到需要的温度。
在识别模式中,没有必要区分省煤器、蒸发器、过热器或通用换热器。
该组件可以通过开关 FFU 停用。在这种情况下,热量不再被交换,但压力损失仍被考虑在内。
热损失 DQLR 可以通过损失系数来定义。
对于这种换热器,可以从外部指定压力(P2 / P4)。
也可以使用标志 FVOL 来决定非设计的压降计算是否只考虑质量流(不可压缩流体的近似值)或者是质量流和体积流。
热交换器夹点违规:
到版本10为止,非设计中的夹点违规只在后续才被检测到。根据特定的负荷情况,计算出 KA 和相应的传热量。之后,检查该热量是否能在正确的温度水平上转移。在蒸发或凝结的情况下,尽管有供热或排热,但温度保持不变,而且即使整体平衡是正确的,也可能发生热传递在物理上是不可能的情况。在这种情况下,Ebsilon 会生成一个错误信息。
现计算发生如下更新,传递的热量被减少到了在物理上可能的范围之内,为此最小的夹点可以被设定为一个规格值 PINPMIN。这就导致了相应地减少了 KA。
用户会收到一条警告信息("降低 KA 以避免违反夹点"),然后可以调整 KA 的非设计特征线或非设计指数,直到使警告不再出现。然而这样做的好处是,在每一种情况下都能得到一个物理上可能的结果。
此外,在计算结束时要检查是否存在由于 Q(T) 趋势的曲率而导致的夹点违规,这是由 cp 随温度的显著变化引起的。这可以通过将热交换器分割成不同的部分来再现。
例如,当热流进口处的比热 cp 比出口处的小得多时,这种情况就会发生(比如蒸汽在远离过热区处的 cp 约为2kJ/kgK,但在饱和线附近为 5)。这意味着这种蒸汽在较低的温度水平上比在较高的温度水平上可以提供更多的热量。在终端温差较小的情况下,这种效应可能会成为传热的一个限制。
QT 图表考虑了无相变区域的非线性(曲线的曲率)。
此外,还应用了一个阈值 TOLXECO,到这个值为止省煤器中的蒸发量可以被容忍。如果省煤器下游的蒸汽质量份数大于这个阈值,将输出一个警告信息;如果大于这个阈值的两倍,将输出一个错误信息。
标志 FSPEC (已弃用)已被分为三个标志:
注意:
当加载一个用第 11 版(或更早)创建的模型时,FTYPHX, FSPECD 和 FIDENT 的相应值是由标志 FSPEC 的值决定的,并且 FSPEC 被设置为"无效"(-999)。然后模型会计算出相同的结果值。然而,如果需要,标志 FSPEC 也仍然可以被使用。在已有的 EbsScripts 中将 FSPEC 切换到识别模式,EbsScripts 将继续工作。如果 FSPEC 不是为"无效"(-999),而是数值为 -4 或 -5 (识别模式的旧值),那么新的标志 FIDENT 将被忽略,并且组件将根据 FSPEC 的设置进行操作(这将在注释中指出)。
为了消除歧义,在输入屏幕中,"主要侧"和"次要侧"分别被"冷侧"和"热侧"所取代。冷侧(以前的"主要侧")是指从引脚 1 到引脚 2 被加热的流量。热侧(以前的"次要侧")是指从引脚 3 到引脚 4 发出热量的流量。
实效方式
通过使用实效系数来确定换热器的大小也是可能的。指的是理论上可能的最大热交换量(对于一个无限大的换热器表面积)。因此,0.8 的效率意味着理论上可能的最大热量的80%被交换。
换热器(组件 124)可以采用设计的实效方法。与其它热交换器类似,该选项通过标志 FSPECD = 0 来选择。对于组件 124 而言,实效计算在换热器计算的背景下,对其他设计方式的也是有效的(然而,在识别模式下不行)。
在此应用结果值 REFF。REFF 是在换热器表面无限大的情况下,实际传输的热量与理论最大值的比率。
在设计工况中,当参考值被接管时,计算的实效也被存储在规格值 EFF 中。
并流情况下的设计:(见"换热器概述")
在换热器(组件 124)中,在同时流动(FFLOW = 1)的情况下,也可以通过上、下端温度差来进行设计。
如果两个进口温度都被指定,那么上端温度差只能通过迭代来确定。通常情况下这没有问题。如果在更复杂的模型中出现收敛问题,就必须使用另一种设计模式。
换热器类型型蒸发器的注意事项:
对于蒸发器,出口温度是由压力决定的。因此在这种情况下,可用的自由度就少了一个。因此对于蒸发器来说,指定上端温差(在对流中)是不可能的。
在蒸发器的情况下,也可以为设计分别指定上端(对流)和下端(并流)的终端温度差。在这种情况下,组件就会计算出热流体的进口温度。然而要使用这种模式,FTYPHX 必须被设置为"无过热蒸发"(5)(只在组件 61 中应用)。原因是在设置为"蒸发器"(2)时,出口也会接受过热蒸汽,因此出口温度是未知的。
标志 FDQLR
可以使用 FDQLR 标志来定义如何解释 DQLR (用于模拟热损失的系数)。
指定设计工况中的表面
在设计情况下,这个组件也可以指定传热表面的表面积。要做到这一点,必须将标志 FSPECD 设置为数值 9,并在规格值 AN 中输入表面积。对于 FSPECD 的所有其它设置,AN 将被计算。由于 AN 在设计过程中一直被计算,这个值以前是位于蓝色的标称值之中。因为在设计案例中指定是可能的,这个值已经被移到黑色的规格值中。
可选性地使用 KAN 或 AN 进行非设计计算
根据设计计算,KAN、KN 和 AN 的值是相互一致的(KAN = KN * AN)。如果这些值中的一个被手动改变,一致性就会丢失。以前,用户会通过警告被告知这一点。后来该组件认为 KN 和 AN 的值是正确的,而忽略 KAN。然而,由于 KAN 经常被手动调整或通过 EbsScript 在其它换热器中进行调整,以模拟换热器的污垢,这在组件 124 中也被启用。为此,有一个标志 FKAN,它来指定在数值不一致的情况下,AN(在 FKAN = 0 时)或 KAN(在 FKAN = 1 时)是否被认为是可靠的。关于 KAN 和 AN 不一致的警告已经降级为注释,因为否则的话两个值总是要同时改变。此外,传热系数 K 被显示为结果值。
适配多项式 / 内核表达式
与组件 61 类似,组件 124 也允许分别使用适配多项式和内核表达式。这里的激活也是通过标志 FADAPT 来实现的。请注意:该标志以前就存在于这个组件中,但它以前没有功能。
识别模式下的分布
在识别模式下(FIDENT > 0),表面的分布和传递给省煤器、蒸发器和过热器的热量也会显示在结果值中。
传热系数
组件 124 提供了为各个区域指定不同的 alpha 数字和指数的可能性。在数值解决方案中,可以使用常数或与范围有关的 alpha 数。出于这个原因,FTYPHX 开关现在区分为
• FTYPHX = 0:"具有恒定 alpha 数的通用换热器"
在所有范围内,使用 AL12N 和 EX12 以及 AL34N 和 EX34• FTYPHX = 4: "具有区域相关 alpha 数的通用换热器
根据相位,使用 AL12ECON、AL12EVAN 或 AL12SUPN 和 EX12ECO、EX12EVA 和 EX12SUP,以及 AL34ECON、AL34EVAN 或 AL34SUPN 和 EX34ECO、EX34EVA 或 EX34SUP。
其他 FTYPHX 设置(1(省煤器)、2(蒸发器)和 3(过热器))在分析解决方法中已经使用了区域相关的 alpha 数。在数值算法中,计算方式与 FTYPHX = 4 时相同。
可以在组件 61 的标准数据集中找到对不同流体组合有意义的 alpha 数。
更多关于该换热器与其它换热器的比较信息,请参见换热器通用组件。
FMODE |
计算模式"设计"/"非设计"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,即使选择了全局设计模式) =2: 特殊的局部非设计(与早期 Ebsilon 版本兼容的特殊情况,不应在较新的模型中使用,因为实际非设计计算的结果不一致) =-1: 局部设计(即总是设计模式,即使非设计计算已经被设置为全局的情况下) |
FTYPHX |
换热器类型
如父工况(子工况为可选项) 表达式 = 0: 通用换热器 = 1: 省煤器 = 2: 蒸发器 = 3: 过热器 |
FSPECD |
设计工况中的计算方法
如父工况(子工况为可选项) 表达式 = 0: 规格值 EFF 中指定有效性(传输热量与无限传输面的理论最大值的比率) = 1: 规格值 DTN 中指定下端温差(=T4-T1) = 2: 规格值 DTN 中指定上端温差(=T3-T2) = 3: 热出口温度 T4 作为 DTN 给定 = 4: 给定两个热流温度和一个冷流温度 = 5: 给定两个冷流温度和一个热流温度 = 9: 面积给定为 AN |
FIDENT |
激活组件识别模式(仅在部分负荷下) (FIDENT 用于激活一个组件识别模式,即根据温度规格来确定组件条件)
如父工况(子工况为可选项) 表达式 = 0: 无识别 在设计情况下,变量 FIDENT = 2 与 FSPECD = 5 相同,FIDENT = 4 与 FSPECD = 4 相同。为了防止相互矛盾的规格,标志 FIDENT 只在非设计中用于这些组件。 请注意: |
EFF |
实效(有效性) |
DTN |
终端温差(标称,取决于 FSPEC) |
AN |
传热(换热)面积(标称) |
FDP12RN |
处理流 12 压降的标志 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =1: 绝对值(DP12N = DP12RN) =2: 相对值(DP12N = P1N * DP12RN) = -1: P2 从外部给定 |
DP12RN |
压降 12(标称)[绝对值或相对于 P1] |
FDP34RN |
处理流 34 压降的标志 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =1: 由(DP34N = DP34RN)计算绝对值 =2: 由(DP34N = P3N * DP34RN)计算相对值 = -1: P4 从外部给定 |
DP34RN |
压降 34(标称)[绝对值或相对于 P3] |
FDQLR |
热损失处理 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 常数(DQLR * QN 对所有负荷情况)DQLR 对应所有负荷情况下的设计值 QN(等于设计情况下热流放热量),即在所有负荷情况下都是一个恒定的值。但是,如果这个值超过了热流放热量的10%,热损失将被限制在这个值内,并且会有一个警告输出。 =1: 对应实际输入的热量(DQLR * Q354) DQLR 对应热流放热量。如果相应的警告被忽略,超过10%的损失也可以在这里建模。 |
DQLR |
热损失(相对) |
FFLOW |
流动方向 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 对流 =1: 并流 |
NROW |
行数(对于交叉流) |
NPASS |
通流数(对于交叉流) |
FARR |
通流布置(对于交叉流) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 对流 =1: 并流 |
FFU |
激活组件的标志 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 换热器停用(无热量传递,但有压力损失) =1: 换热器开启(激活) |
AL12N |
冷侧对流传热系数(标称) |
EX12 |
AL12AL12 的流速指数 |
AL34N |
热侧对流传热系数(标称) |
EX34 |
AL34AL34 的流速指数 |
AL12ECON |
省煤器冷侧传热系数(标称) |
EX12ECO |
AL12ECO 的流速指数 |
AL34ECON |
省煤器热侧传热系数(标称) |
EX34ECO |
AL34ECO 的流速指数 |
AL12EVAN |
蒸发器冷侧传热系数(标称) |
EX12EVA |
AL12EVA 的流速指数 |
AL34EVAN |
蒸发器热侧传热系数(标称) |
EX34EVA |
AL34EVA 的流速指数 |
AL12SUPN |
过热器冷侧传热系数(标称) |
EX12SUP |
AL12SUP 的流速指数 |
AL34SUPN |
过热器热侧传热系数(标称) |
EX34SUP |
AL34SUP 的流速指数 |
AL34RN |
热侧辐射传递系数(标称) |
FOUL |
脏污系数 |
FVOL |
压力损失的流量依赖性 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 不考虑体积依赖性 DP/DPN = (M/MN)**2 =1: 考虑体积和质量流量依赖性 DP/DPN = V/VN*(M/MN)**2 |
FSPECK |
用于非设计中 k 计算的标志 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 类似组件 61(默认值) =1: 恒定的参考温度 200°C =2: 恒定(= 设计情况) |
FVALKA |
k*A 的校核 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 使用 KAN 而不进行校核 |
IPS |
伪测量点的指数 |
FADAPT |
适配多项式 ADAPT / 适配函数 EADAPT 如父工况(子工况为可选项) 表达式 = 0: 不使用,不评估 = 1: k*A 的修正系数 [KA = KAN * K/KN * 多项式] = 2: 计算 k*A [KA = KAN * 多项式] = 1000: 不使用,但 ADAPT 被评估为 RADAPT(减少计算时间)
= -1: k*A 的修正系数[KA = KAN * K/KN * 函数] = -2: 计算 k*A [KA = KAN * 函数] = -1000: 不使用,但 EADAPT 被评估为 RADAPT(减少计算时间) |
EADAPT |
KA 适配函数 函数 evalexpr:REAL; |
TOLXECO |
省煤器中蒸发量的容许值。如果省煤器出口处的蒸汽含量 X > TOLXECO,就会发出警告信息。如果 > 2 * TOLXECO,则发出错误信息。 |
PINPMIN |
夹点的最小值(如果夹点会降到低于这个值,KA 会自动减少) |
FSPEC (已弃用) |
操作类型和温度定义的标志 如父工况(子工况为可选项) 表达式 = -999: 未使用(使用 FSPECD 和 FIDENT 代替) 旧值: =0: 通用换热器,实效法 =1: 通用换热器,DTN = 给定下端差 =2: 通用换热器,DTN = 给定上端差 =3: 通用换热器,DTN = 给定 T4 =4: 通用换热器,DTN = 给定 T3、T4 和 T1 或 T2 =5: 通用换热器,DTN = 给定 T1、T2 和 T3 或 T4 =10: 省煤器,实效方法 =11: 省煤器,DTN = 给定下端差 =12: 省煤器,DTN = 给定上端差 =13: 省煤器,DTN = 给定 T4 =14: 省煤器,(T3,T4)和(T1或T2)在此组件之外给定 =15: 省煤器,(T1,T2)和(T3或T4)在此组件之外给定 =20: 蒸发器,实效方法 =21: 蒸发器,DTN = 给定下端差 =22: 蒸发器,DTN = 给定上端差 =23: 蒸发器,DTN = 给定 T4 =24: 蒸发器,(T1,T2)和(T3或T4)在此组件之外给定 =25: 蒸发器,(T1,T2)和(T3或T4)在此组件之外给定 =30: 过热器,实效方法 =31: 过热器,DTN = 给定下端差 =32: 过热器,DTN = 给定上端差 =33: 过热器,DTN = 给定 T4 =34: 过热器,(T3,T4)和(T1或T2)在该组件之外给定 =35: 过热器,(T1,T2)和(T3或T4)在此组件之外给定
=-5: 给定 T2(也在非设计中)。注意:如果在非设计中使用这种方法,质量和能量平衡将被观察到,但换热器的大小将被调整。只有在适当的时候才使用这种方法,例如用于数据核对。这种方法可能会违反热力学第二定律。 =-4: 给定 T4(也在非设计中)。注意:如果在非设计中使用这种方法,质量和能量平衡将被观察到,但换热器的大小将被调整。只有在适当的时候才使用这种方法,例如用于数据核对。这种方法可能会违反热力学第二定律。 |
FSPECLAM |
用于指定 lambda 计算的标志(还没有选项可选) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =1: 1 |
FTYP |
类型计算 |
FKAN |
使用 KAN 或 AN(在部分负荷下)? 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 使用 AN =1: 使用 KAN |
FALG |
热交换计算算法(稳态解) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =1: 数值 |
NFLOW |
流动方向上点的数量(最多100个) 30 |
FNUMSC |
数值方法 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 迎风 =1: 中心差分 |
FTYP |
用于指定计算类型的标志(还没有选项可选) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =1: 1 |
KAN |
传热系数 * 面积(标称) |
KN |
传热系数(标称) |
QN |
热流量 |
M1N |
冷侧质量流量(标称) |
M3N |
热侧质量流量(标称) |
V1N |
进口端口 1 的比容(标称) |
V3N |
进口端口 3 的比容(标称) |
TM34N |
烟气介质温度(标称) |
P1N |
进口端口 1 的压力(标称) |
P3N |
进口端口 3 的压力(标称) |
ALAMN |
材料的热导性(标称) |
T12N |
热侧的平均实际温度(标称) |
TMATN |
换热器材料温度(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。
Q21 |
冷侧热量给定 |
QT |
传递的热量 |
Q34 |
从热侧流送出的热量 |
KA |
传热系数 * 面积 = Q / DTM |
KAPH |
传热系数 * 面积 = 物理值 |
K |
传热系数 |
DTM |
平均对数温差 |
DTLO |
下端温差 |
DTUP |
上端温差 |
KACL |
虚构的 k*A 值 |
RPFHX |
传热性能系数 |
REFF |
实效系数 |
X2 |
冷侧出口的蒸汽质量(X) |
A |
使用的热交换面积 |
AECO |
省煤器热交换面积 |
AEVA |
蒸发器热交换面积 |
ASUP |
过热器热交换面积 |
QLT |
总热损失 |
QLRT |
相对总热损失 |
QLRECO |
省煤器相对热损失 |
QLREVA |
蒸发器相对热损失 |
QLRSUP |
过热器相对热损失 |
DP12ECO |
省煤器的压力损失(冷侧) |
DP12EVA |
蒸发器的压力损失(冷侧) |
DP12SUP |
过热器的压力损失(冷侧) |
DP12 |
总压力损失(冷侧) |
DP34ECO |
省煤器的压力损失(热侧) |
DP34EVA |
蒸发器(热侧)的压力损失 |
DP34SUP |
过热器的压力损失(热侧) |
DP34 |
总压力损失(热侧) |
CP12 |
平均比热容(冷侧) |
CP34 |
平均比热容(热侧) |
HS1 |
进口处饱和水的焓值 |
HS2 |
出口处饱和蒸汽的焓值 |
TS1 |
进口处饱和水的温度 |
TS2 |
出口处饱和蒸汽的温度 |
QECO |
交换的热量,省煤器 |
QEVA |
交换的热量,蒸发器 |
QSUP |
交换的热量,过热器 |
Q12IP |
流 12 到中间点的传热 |
T12IP |
流 12 到中间点的温度 |
DTIP |
流 34 和流 12 在中间点的温差 |
RADAPT |
ADAPT / EADAPT 的结果 |
比热容:CP12 / CP34
平均比热容显示为冷侧(CP12)和热侧(CP34)的结果值。
平均比热容来自焓差和温差的商。
然而,如果没有温差(例如在两相范围内或当热交换器关闭时),就不可能计算出这个商数。在这种情况下,只要定义了相应温度下的比热容,就会使用它。否则,结果值为空。
性能系数 RPFHX
从 k*A 的当前值(结果值 KA)和基于组件物理学和特征线得出的相应负荷点的预期值 k*A (结果值 KACL)的商,用于评估热交换器的状况。
KA / KACL 的商被显示为结果值 RPFHX。
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设计工况 (模拟标志: GLOBAL= 设计工况 和 FMODE = GLOBAL) |
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测试
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非设计工况 (模拟标志: GLOBAL = 非设计 或 FMODE = 局部非设计) |
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测试 (5) |
显示选项 1 |
显示选项 2 |
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显示选项 3 |
显示选项 4 |
点击 >> 组件 124 示例 << 加载示例。