EBSILON®Professional Online Documentation
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管道连接 |
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1 |
流体进口 |
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2 |
流体出口 |
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3 |
逻辑出口：作为焓 H 的流体和储存器之间传热 |
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组件"分层存储"部分描述了一个充满液体的储罐，根据初始/边界条件，可以有一个温跃层。质量和能量平衡的计算，表征了热能的储存系统。这个组件的特殊之处在于它的瞬时功能。EBSILON
Professional 模拟的是加载或卸载功能，与组件 118 相比，该组件没有模拟理想混合物（如搅拌罐）。热分层保持空间分辨率，并随着储罐高度的填充状态而变化。可以考虑到对环境的热损失。与组件 119 类似，这些损失作为产生的温度梯度的一个函数动态地包含在计算中。结合时间序列计算对话框，可以对储热系统的瞬态计算进行建模。
储罐的状况（温度、温跃层的位置）可以通过规格值和结果值进行访问。为了在计算过程中也能访问相应的变量（例如用于闭环控制），增加了一个逻辑出口。
在出口 3 上，分别输出在时间步中填充和释放的热流：
请注意：这些变量在计算过程中的变化与时间顺序无关，而是与迭代的行为有关。
无量纲扩散数的应用和监控
在组件中，数值解决方案的准确性和稳定性取决于在高度上网格点的数量 NFLOW 以及时间步长大小（例如在时间序列中）。 为此，引入了一个无尺寸的数字，即扩散准则 RDIFNUMB，对于一个稳定的数值解，相应的参数 NFLOW 和时间步长必须由用户选择，以使结果值 RDIFNUMB 保持 < 0.8。如果 RDIFNUMB 的值超过了 0.8 的限制，会有错误信息警告用户。
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FINIT |
初始化状态 如父工况 表达式 =0: 全局（通过 TRANSIENTMODE（瞬态模式）的计算控制） =1: 初次运行 =2: 继续运行 |
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FLAM |
导热性能规格（储存中的液体） 表达式 =0: 从属性表计算 =1: 通过规格值 LAMFLUID（常数）计算 =2: 忽略 Lambda 流体 |
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LAMFLUID |
储存器中流体的导热性能 |
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CORRCONV |
储存器流体的热传导修正项 |
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FCHARGE |
指定加载/卸载控制 表达式 =1: 使用温度的梯度 |
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FDP |
压力处理 表达式 = 1: 压力处理 =-1: P1 和 P2 从外部给定 |
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FVOL |
存储器几何定义 表达式 =0: 通过体积和高度 =1: 通过高度和横截面 =2: 通过体积和横截面 |
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HEIGHT |
存储器高度 |
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ASECT |
存储器横截面 |
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VCAP |
满载状态下的体积 |
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THSTO |
壁厚 |
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RHO |
储存器壁的密度 |
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LAM |
储存器壁的导热性 |
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CP |
储物器壁的比热 |
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THISO |
隔温层的厚度 |
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LAMISO |
隔温层的导热性能 |
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ALPHI |
内部传热系数（对流体） |
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ALPHO |
外部传热系数（对环境） |
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NFLOW |
高度上的网格点数量（流动方向） |
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FSTART |
起始温度的指定 表达式 =1: 从 TSTART 只设置壁温 =2: 来自静态的解决方案 =3: 从 TSTART 设置壁温和流体温度 =4: 具有几何位置的温跃层函数 =5: 温跃层百分比的函数 |
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TSTART |
起始温度 |
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POSTEMP1 |
初始热温线的第一个位置 |
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POSTEMP2 |
初始热温线的第二个位置 |
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TTOL |
触发负荷变化的温度容差 |
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PLOAD |
叠加压力 |
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FSTAMB |
环境温度的定义 表达式 =0: 规格值 TAMB =1: 由上级模型定义 |
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TAMB |
环境温度 |
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ISUN |
太阳能参数的索引标号 |
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LFLAG |
加载存储器的标记 |
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。
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TAVBEG |
时间步骤开始时的平均存储温度 |
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TAVEND |
时间步骤结束时的平均储存温度 |
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T2BEG |
时间步骤开始时的流体出口温度 |
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T2END |
时间步骤结束时的流体出口温度 |
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RTAMB |
计算中使用的环境温度 |
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QSTO |
时间步骤中储存的能量 |
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QAV |
时间步骤中的平均能量流 |
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QAVO |
从存储到环境的平均能量流 |
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HFLAV |
流体中的平均热能 |
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TFLAV |
流体中的平均温度 |
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PFLAV |
流体中的平均压力 |
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RVFLUID |
流体的使用流量 |
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DPGEOD |
测地线高度带来的压力损失 |
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RHEIGHT |
根据几何形状计算 |
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RPOSTC |
计算出的温跃层位置 |
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RTAUSTO |
计算出的储存中流体时间常数 |
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RLFLAG |
存储器的加载状态（0 = 卸载, 1 = 加载）：
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RDIFNUMB |
无尺寸扩散数（仅在 FINIT > 1 时） |
用户有以下选项来定义储罐和储罐壁中流体的初始温度曲线。标志 FSTART 为初始化提供了多种选择：
位置 4 假设储罐中的温度曲线可以用双曲切线函数来描述。下面的插图以一种示范性的方式显示了温度在存储高度上的典型特性：
图 1：温跃层
计算中包括四个参数。两个几何位置（POSTEMP1，POSTEMP2），定义了温跃层的位置和厚度，以及 TSTART 温度和进入储罐的液体温度，在这两个温度之间形成温度曲线。如图所示，储存温度的变化从 POSTEMP1 的位置开始，到 POSTEMP2 结束，这里双曲切线函数的拐点总是位于这两点的中间。在这个位置上是两个指定温度的算术平均值。
瞬态计算尽可能用组件 119 的算法来进行。使用的是综合模型，其中包括数值和分析方法。将流体质量作为储层的一个组成部分的考虑是固定的，在进口和出口处获得的不同质量流量也是如此。此外，流体中的轴向热传导也包括在计算中；根据用户的要求，可以通过规格值 CORRCONV "增加"对流部分。
通常，该组件中的瞬态模拟是通过 EBSILONProfessional 时间序列对话框来控制的。这里的标志 FINIT 用于控制计算模式。
除了使用时间序列对话框，也可以启动单独模拟（"模拟"按钮或F9）。在这里，该组件受模型变量"时间处理"的影响，具体如下：
在积分时间间隔内，端口"1"的流入和流出的质量流量是恒定的，但不一定是相等的。根据流体密度可能的变化，储罐中新的质量被计算出来，并可以通过两个相应的图表 CMFL 和 RAMFL 以及结果变量 MFLUID 检索出来。这与能量平衡的求解同时发生。
储能系统的能量平衡可以全局地表述如下:
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(1) |
储存器内部能量的时间变化加上对环境的热损失对应于流入和流出的液体的焓值变化。在 Usto 的计算中，流体及其热质量在储存的能量中占有一定的份额，这是固定的。因此，可以为流体和储罐指定：
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(2) |
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(3) |
为了简化对储罐的求解方程，做了以下假设。组件的离散化是根据用户指定的组件高度来实现的。径向上，壁和流体本身在每种情况下只用一个元素表示。与组件 119 类似，计算网格的局部分辨率在二维中以径向对称的方式实现。下面的图示显示了模型的结构示意图：
图 2：计算模型的结构示意图
这种模式在矩阵 RXTSTO 中的计算温度表述中也可以找到。就像其它瞬态的、空间分辨率高的组件一样，储罐的隔热层没有被离散化，因此它只代表一个额外的热阻，然而它本身并不拥有任何可储存的质量。在这里，各个流体元素也是相互热接触的，以便考虑轴向热传导的发生。然而，相邻的壁体元素没有关联，因为这需要更复杂的 Crank-Nicolson 算法。没有这种相互关联，就可以用分析的方法进行动态模拟：
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(4) |
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(5) |
由于离散化元素内没有温度梯度，这种方法可以直接积分，可以得到方程（5）所示的求解方式，存储温度作为时间步长的函数。带有指数标号"sto"的两个温度描述了时间间隔 Dt 之前和之后储罐的状况，这里 Tinf 表示储罐的静止最终温度是驱动力，t 是存储时间常数 mc/kA。耦合到流体的能量平衡通过方程（2）进行数值迭代求解。
根据用户的指定，储罐中的压力由标志标志 FDP 设定，并分别根据几何条件计算。
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(6) |
请注意：流体的密度随着温度的变化而变化，因此一方面取决于分层，另一方面也有可能随着储罐的运行模式不同而发生时间上的变化。在"释放"过程中，储罐中水柱的全部压力都压在流入的冷流体上，而流出储罐的热流体则受到压力变化的影响。方程（4）中的流出条件下的密度被接管。在"填充"过程中，也有类似的情况，即水柱总是充分地压在冷流体上。
除了给定的压力外，对于某些存储类型，还可以通过规格值 PLOAD 来实现额外的加压。该模型将其视为绝对压力。
请注意：如果热力学条件导致储罐发生相变，将输出一个错误信息!
除了传统的"计算"功能，对于组件 145，EBSILONProfessional 还提供了模拟时间序列的选项。在时间序列对话框中，用户可以为进口管道指定固定的数值（温度、质量流量），或者结合其它组件模拟分层储罐的运行。
根据对加载状态控制方式的选择，加载/卸载的标志 LFLAG 也必须被设置。如果流入储罐的液体温度低于发生在温跃层的平均值（加上一个可指定的容差 TTOL），则模拟卸载释放过程。也就是说，储罐的配置设计方式是，流体通过端口"2"从热头部分排出。这一功能也可以作为一种自动装置使用。它是基于上一个时间步长结束时进口管道的条件。如果流体温度的变化超过了容许的限度，计算模式将被切换到相应的相反状态。
请注意：在这里，当手动定义存储条件时，注意边界条件的一致性是很重要的! 当储罐卸载时，控制变量 LFLAG 必须设置为"0"，反之，当用热流体加载时，必须设置为"1"，否则可能会出现物理上不合理的分层和违反能量平衡的情况! |
显示选项 1 |
点击 >> 组件 145 示例 << 加载示例。
