EBSILON®Professional Online Documentation
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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） |
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5 |
（K*F）- 控制进口 |
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组件 51 是一种多用途组件，可用作省煤器、蒸发器或过热器。除了特征线 1和2之外，还有两条额外的特征线用于
来确定对流传热。
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主要 |
次要 |
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空气（Air）
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空气，烟气，原油气，石油，天然气，用户定义，通用流体 |
以下是由标志 FMODE 设置的选项：
对设计情况（GLOBAL = 设计）
对非设计情况（GLOBAL = 非设计）
对设计 （GLOBAL = 设计）
对非设计 （GLOBAL = 非设计）
对设计和非设计（GLOBAL = 设计和 GLOBAL = 非设计）
局部设计
特征线只用于非设计计算。
特征线 1：相对主要传热系数
AL12C/AL12CN = f (M1/M1N)
特征线 2：相对次要传热系数
AL34C/AL34CN = f (M3/M3N)
特征线 3：相对次要传热系数
(AL34R/AL34RN) *(T34N/T34)**3 = f(T34/T34N)
特征线 4：相对传热特征线
ALAM/ALAMN = f(T34/T34N)
关于适用于大多数常见热交换器的通用注意事项的更多信息（参见换热器概述）。
设计：
没有指定的数值是用终端温差或传热面积（标称）来计算的。此外，还计算了（k*A）。
如果指定了终端温差，重要的是，根据热值（M*cp），上端或下端温差（见换热器通用说明）会得到正确的结果。
当使用复杂循环布置换热器时，往往很难成功地跟踪所有终端温差的设置。由于不运行的热交换器会导致其它热交换器出现错误，经常会出现一系列的错误信息。为了避免这种情况的发生，可以输入（k*A）代替终端温差，并在局部非设计状态下计算组件。（k*A）的输入总能得到物理上可能的结果。所需的结果可以通过不同的（k*A）值的迭代计算来确定。
非设计：
没有给定的数值将由（k*A）输入来决定。同时，终端温度差也被计算出来。
非设计计算的（k*A）值由设计计算的（k*A）值乘以修正系数得出，修正系数由一条或多条特征线决定。
下面的计算方法可作为基础：
第一条特征线 FK1 = AL12C/AL12CN = f (M1/M1N)
第二条特征线 FK2 = AL34C/AL34CN = f (M3/M3N)
第三条特征线 FK3= (AL34R/AL34RN) *(T34N/T34)**3 = f(T34/T34N)
第四条特征线 FK4 = ALAM / ALAMN = f(T34/T34N)
1/K = 1/AL12C + 1/(AL34C + AL34R) +1/ALAM
1/KN = 1/AL12CN + 1/(AL34CN + AL34RN) +1/ALAMN
KA=KAN * K / KN
省煤器中可调整的蒸发容差限值：
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。
注意：尽管如此，该计算并不区分省煤器和蒸发区，而是对两个区域使用相同的 K 值。
也可以使用标志 FVOL 来决定非设计压降的计算是只考虑质量流（不可压缩流体的近似值）还是质量流和体积流。
热交换器夹点违规：（见"换热器概述"）
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）。
标志 FSPEC （已弃用）已被分为两个标志：
注意：
当加载一个用版本11（或更早）创建的模型时，FTYPHX、FSPECD 的相应值由标志 FSPEC 的值决定，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 也仍然可以使用。
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。
并流情况下的设计：
在换热器（组件 51）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。
实效方式
高温换热器（组件 51）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 51 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。
设计换热器的表面积规格（规格值 AN）
通常情况下，在 Ebsilon 中换热器是通过指定终端温差或要达到的温度来设计的。在一个迭代过程中，传热量和换热器的传热系数与表面积的乘积（k*A）的特征由此计算出来。然后，其标称值 KAN 用于计算非设计计算中的温度。这里没有必要知道 k 和 A 的单独数值。
在高温换热器组件（组件 51）的情况下，非设计行为是由传热系数 AL12 和 AL34 的指数定义的。由于 k 可以从中计算出来，换热器的表面积 A 也可以得到。
这已经被用来通过表面积的规格指定来实现设计计算。然而，正确指定传热系数 AL12CN 和 AL34CN 的标称值是非常重要的，在应用 AN （面积）之前，传热系数只对部分负荷有影响。
指定的表面积只用于设计计算来确定 KAN。在非设计计算中，KAN 则被用于计算。
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。
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。
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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 |
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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） |
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DP12N |
冷侧压降（标称） |
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DP34N |
热侧压降（标称） |
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DTN |
终端温差或设计模式下的温度（标称，取决于 FSPEC） 如父工况（子工况为可选项） 表达式 FSPECD = 1：较低的终端温度差（T4 - T1） FSPECD = 2：较高的终端温度差（T3 - T2） FSPECD = 3：T4 |
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EFF |
实效（有效性） |
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AN |
传热面积（标称），对于 FSPECD = 9 |
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TOL |
能量平衡中的容差 |
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T34N |
辐射的平均温度（标称） |
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AL12CN |
冷侧对流传热系数（标称） |
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AL34CN |
热侧对流传热系数（标称） |
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AL34RN |
热侧辐射传热系数（标称） |
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ALAMN |
材料的导热性（标称） |
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FFLOW |
流动方向（见"热交换器概述" ）
如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 对流 =1: 并流 |
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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 =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） =3: （设计）使用 K*A 调节，（非设计） α-特征线 =4: 所有模式：使用 K*A 调节 =-1: 局部设计 |
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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 * 特征线 * 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 * 特征线 * 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） |
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EADAPT |
KA 的适配函数 |
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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） |
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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） |
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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。 |
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FVOL |
部分负荷压降的标志 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 仅取决于质量流量 =1: 取决于质量和体积流量 |
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FSPEC （已弃用） |
弃用的规格组合开关 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =-999: 未使用（使用 FSPECD 和 FIDENT 来代替它） 旧值： =1: 通用热交换器，用户指定较低的终端温差 =2: 通用热交换器，用户指定较高的终端温差 =3: 通用换热器，用户指定 T4 =11: 省煤器，用户指定较低的终端温差 =12: 省煤器，用户指定较高的终端温差 =13: 省煤器，用户指定 T4 =21: 蒸发器，用户指定较低的终端温差 =22: 蒸发器，用户指定较高的终端温差 =23: 蒸发器，用户指定 T4 =31: 过热器，用户指定较低终端温差 =32: 过热器，用户指定较高终端温差 =33: 过热器，用户指定 T4 |
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KAN |
传热系数 * 面积（标称） |
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M1N |
冷侧质量流量（标称） |
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M3N |
热侧质量流量（标称） |
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V1N |
冷侧进口处的比容（标称） |
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V3N |
热侧进口处的比容（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。
第一特征线 FK1 = AL12C/AL12CN = f (M1/M1N)
第二特征线 FK2 = AL34C/AL34CN = f (M3/M3N)
第三特征线 FK3 = (AL34R/AL34RN) *(T34N/T34)**3 = f(T34/T34N)
第四特征线 FK4 = ALAM / ALAMN = f(T34/T34N)
1/K = 1/AL12C + 1/(AL34C + 1/AL34R) +1/ALAM
1/KN = 1/AL12CN + 1/(AL34CN + 1/AL34RN) +1/ALAMN
KA=KAN * K/KN
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特征线 1: ALPHA 特征线: AL12C/AL12CN = f (M1/M1N) |
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X-轴 1 M3/M3N 第一点
Y-轴 1 AL12C/AL12CN 第一点 |
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特征线 2: ALPHA 特征线: AL34C/AL34CN = f (M3/M3N) |
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X-轴 1 M3/M3N 第一点 |
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特征线 3: ALPHA 特征线: (AL34R/AL34RN) *(T34N/T34)**3 = f(T34/T34N) |
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X-轴 1 T34/T34N 第一点 |
第三特征线的备注：特征线是参照温度的三次方近似计算的
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特征线 4: 热传递特征线: ALAM / ALAMN = f(T34/T34N) |
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X-轴 1 T34/T34N 第一点 |
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设计工况 （模拟标志： GLOBAL= 设计工况 和 FMODE = GLOBAL） |
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如果用 FSPEC 给定下端温度差，那么 {
P4 = P3 - DP34N T4 = T1 + DTN H4 = f(P4,T4) M4 = M3 Q4 = M4 * H4 DQ = (Q3 - Q4)
P2 = P1 - DP12N Q2 = Q1 + DQ M2 = M1 H2 = Q2/M2 T2 = f(P2,H2)
DTLO = T4 - T1 (对 FFLOW = 对流) DTUP = T3 - T2 (对 FFLOW = 对流)
LMTD = (DTUP - DTLO)/(ln(DTUP) - ln(DTLO)) KAN = DQ/LMTD
KAN*LMTD = M2*H2 - M1*H1 KAN*LMTD = M3*H3 - M4*H4 }
如果用 FSPEC 给定上端温度差；那么 {
P2 = P1 - DP12N T2 = T3 - DTN M2 = M1 H2 = f(P2,T2) Q2 = M2 * H2 DQ = Q2 - Q1
P4 = P3 - DP34N Q4 = Q3 - DQ M4 = M3 H4 = Q4/M4 T4 = f(H4,P4)
DTLO = T4 - T1 (对 FFLOW = 对流) DTUP = T3 - T2 (对 FFLOW = 对流)
LMTD = (DTUP - DTLO)/(ln(DTUP) - ln(DTLO)) KAN = DQ/LMTD
KAN*LMTD = M2*H2 - M1*H1 KAN*LMTD = M3*H3 - M4*H4 }
如果用 FSPEC 给定温度 T4；那么 {
P4 = P3 - DP34N T4 = DTN H4 = f(P4,T4) M4 = M3 Q4 = M4 * H4 DQ = Q3 - Q4
P2 = P1 - DP12N Q2 = Q1 + DQ M2 = M1 H2 = Q2/M2 T2 = f(P2,H2)
DTLO = T4 - T1 (对 FFLOW = 对流) DTUP = T3 - T2 (对 FFLOW = 对流)
LMTD = (DTUP - DTLO)/(ln(DTUP) - ln(DTLO)) KAN = DQ/LMTD
KAN*LMTD = M2*H2 - M1*H1 KAN*LMTD = M3*H3 - M4*H4 }
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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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TOL = 0.00001
如果 FVOL = "取决于质量流量", 则 {
}
如果 FVOL= "取决于质量流量和体积流量", 则 {
}
P2 = P1 - DP12N * F1 M2 = M1
如果 GLOBAL = 非设计 或 (FMODE = 1 或 FMODE = 3) 则 {
Fk1 = f(M1/M1N) 特征线 1 对 MODE = 设计, Fk1=1
Fk2 = f(M3/M3N) 特征线 2 对 MODE = 设计 Fk2=1
Fk3*(T34N/T34)**3 = f(T34/T34N) 特征线 3 对 MODE = 设计 Fk3=1
FK4 = ALAM / ALAMN = f(T34/T34N) 特征线 4 对 MODE = 设计 Fk4=1
1/K = 1/AL12C + 1/(AL34C + 1/AL34R) +1/ALAM
1/KN = 1/AL12CN + 1/(AL34CN + 1/AL34RN) +1/ALAMN
KA=KAN * K/KN }
如果 GLOBAL = 设计 和 (FMODE = 3 或 FMODE = 4) 则 { KA = H6 (通过控制) }
如果 GLOBAL = 非设计 和 FMODE = 4 则 { KA = H6 (通过控制) }
P4 = P3 - DP34N * F3 M4 = M3 + M5
迭代的最大值/最小值 { H2max = f(P2,T3) Q12max = M1 * (H2max - H1) H4min = f(P4,T1) Q34max = Q3 - M4 * H4min }
对 FFLOW = 对流 { Qmax = min(Q12max,Q34max) }
对 FFLOW = 并流 { 迭代 1 之前评估 QA = min(Q12max,Q34max) QM = QA*QA/(Q12max+Q34max)
迭代 1 { H2 = H1 + QM/ M2 T2 = f(P2,H2) T4 = T2 H4 = f(P4,T4) QK = Q3 -M4 * H4 DQQ_1 = DQQ DQQ = QM - QK Regula - falsi 方法 { step width = (QM - QM_1)/(DQQ - DQQ_1) 迭代步骤 1: 上一个全局步骤的梯度 QMU = QM - DQQ * step width QM_1 = QM QM = QMU } DQ = | DQQ/((QM+QK)*.5) |
如果 DQ < TOL 则结束迭代 1 否则继续迭代 } Qmax = QM }
Q12 = 0.5*Qmax
迭代 2 { H4 = (Q3 - Q12)/M4 T4 = f(P4,H4) H2 = H1 + Q12/M2 T2 = f(P2,H2)
DTLO = T4 - T1 (对 FFLOW = 对流) DTUP = T3 - T2 (对 FFLOW = 对流)
DTLO = T4 T2 (对 FFLOW = 并流) DTUP = T3 T1 (对 FFLOW = 并流)
LMTD = (DTUP - DTLO)/(ln(DTUP) - ln(DTLO))
QQ = KA * LMTD DQQ_1 = DQQ DQQ = Q12 - QQ
Regula - falsi 方法 { step width = (Q12 - Q12_1)/(DQQ - DQQ_1) 迭代步骤 1: 上一个全局步骤的梯度 Q12X = Q12 - DQQ * step width Q12_1 = Q12 Q12 = Q12X }
DQ = |DQQ /((Q12+QQ)*.5)| 如果 DQ < TOL, 则结束迭代 2 否则继续迭代 }
KA*LMTD = M2*H2 - M1*H1 KA*LMTD = M3*H3 - M4*H4
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显示选项 1 |
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显示选项 11 |
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显示选项 12 |
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