EBSILON®Professional Online Dokumentation
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Leitungsanschlüsse |
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Repräsentative Einströmung |
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2 |
Fluid Austritt |
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3 |
Eintritt von vorherigen Instanz |
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Logikverbindung von Verteileranbindung |
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Allgemeines Vorgabewerte Verwendete Physik Diagramme Bauteilform Beispiel
Das Bauteil 115 „Sammler” wird in Verbindung mit Bauteil 114 „Verteiler“ benutzt, um die Sammlung von NBRANCH*NLOOPS gleichen Massenströmen in einen Sammler hinein zu modellieren. Nur einer dieser identischen Massenströme ist an Bauteil 115 am Anschlusspunkt 1 angeschlossen („repräsentative Einströmung“). Der gesammelte Massenstrom verlässt das Bauteil am Anschlusspunkt 2 („Fluidaustritt”). Über Anschlusspunkt 3 („Eintritt aus vorigem Abschnitt“) kann ein zweiter Massenstrom in den Header eintreten. Er wird benutzt, wenn mehrere Header hintereinander geschaltet sind und der Austritt aus einem Sammler in den nächsten strömt.
Der Nutzer muss vorgeben, wie viele Anschlusspunkte NBRANCH sich entlang des Header befinden. Es wird angenommen, dass die Anzahl der Anschlusspunkte gleich der Anzahl der Abschnitte ist. Das bedeutet, dass der letzte Anschlusspunkt in Strömungsrichtung dem letzten Headerabschnitt vorgelagert ist. Der erste Anschlusspunkt befindet sich direkt an Eintritt 3 dem ersten Headerabschnitt vorgelagert.
Da einige der Sammlerparameter normalerweise identisch mit denen des Verteilers sind, können beide Bauteile synchronisiert werden. Wenn die Synchronisierung durch FSYNC=1, 2, oder 3 aktiviert ist, werden die Parameter NBRANCH, NLOOPS, LSECT und ISUN des Sammlers aus dem über die logische Leitung verbundenen Verteiler gelesen. Die drei Synchronisierungsoptionen unterscheiden sich im Umgang mit dem Druck.
Mit FSPECX kann festgelegt werden, auf welchen Anschlüssen eine Zusammensetzung vorgegeben sein soll. Dieses Flag kann allerdings nur
verwendet werden, wenn die Materialgleichungen in das Gleichungssystem integriert werden (Modelleinstellungen --> Simulation--> Iteration,
Level der Integration von Materialgleichungen).
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FCONF |
Relative geometrische Anordnung zum Verteilerbauteil 114 Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck = 0: Logische Leitung nicht benutzt, alle Werte werden unabhängig in Verteiler und Sammler vorgegeben. |
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NBRANCH |
Anzahl von Abschnitten und somit Anschlusspunkten im Header |
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IBRANCH |
Position des repräsentativen Anschlusspunkts im Header (rotes Dreieck in der Grafik). Benutzt für FSYNC=0 um den Druckpfad zwischen Einspeisung und Austritt festzulegen.
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NLOOPS |
Anzahl der an jeden Anschlusspunkt angeschlossenen Schleifen |
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IDP |
Position des Knotenpunkts zur Druckverlustberechnung (1<=IDP<=NBRANCH) |
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FSPECM |
Definition der Massenstrom-Berechnungsmethode Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Einströmung M3 von außen gegeben |
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M3M2 |
Verhältnis von M3 zu M2 (benutzt wenn FSPECM=1 oder 2) |
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FSPECP |
Umgang mit dem Druckverlust Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =1: Berechnete Druckverluste werden zwischen allen drei Anschlusspunkten angelegt, das Druckniveau wird aus einer der drei Leitungen festgelegt |
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FREPP |
Position des für die Druckberechnung benutzten Anschlusses Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Benutze den durch IBRANCH festgelegten Anschluss |
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LSECT |
Länge des Headerabschnitts zwischen zwei Anschlusspunkten |
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FDADAPT |
Annahme für das Durchmesserprofil entlang des Headers Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: konstanter Durchmesser gegeben durch DDESIG |
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DDESIG |
Header, innerer Durchmesser (konstant entlang des Headers, benutzt wenn FDPN=1/2 und FDADAPT=0) |
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VDESIG |
Header, Auslegungsgeschwindigkeit (konstant entlang des Headers, benutzt wenn FDPN=1/2 und FDADAPT=1) |
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FMODE |
Schalter für Berechnungsmodus Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Global =1: lokale Teillast (d.h. immer Teillast-Modus, auch wenn global eine Auslegungsrechnung durchgeführt wird) = -1: lokale Auslegung |
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FSPECX |
Handhabung von Materialgleichungen Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Beliebige gegeben |
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FDPN |
Methode zur Berechnung des nominalen Druckverlusts Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Gegeben durch Parameter DP12N |
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DPR2N |
Nominaler Druckverlust zwischen Einströmung 1 und Knotenpunkt IDP |
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DP32N |
Nominaler Druckverlust zwischen Einströmung 1 und Ausströmung 3 |
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FDPPL |
Methode zur Berechnung von Teillast-Druckverlust Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: abhängig vom Massenstrom |
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KS |
Äquivalente Sandrauhigkeit der inneren Rohroberfläche (benutzt für modellbasierte Druckverlustberechnung) |
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FQLOSS |
Methode zur Berechnung von Wärmeverlusten zur Umgebung Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Spezifischer Wärmeverlust festgesetzt durch QSLOSS |
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QSLOSS |
Längenspezifischer Wärmeverlust (konstant entlang des gesamten Headers, benutzt wenn FQLOSS=0) |
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TSLOSS |
Längenspezifischer Temperaturabfall (konstant entlang des gesamten Headers, benutzt wenn FQLOSS=1) |
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HSLOSS |
Längenspezifischer Enthalpie-Abfall (konstant entlang des gesamten Headers, benutzt wenn FQLOSS=2) |
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RATISOL |
Isoliermaterialdicke (Verhältnis von äußerem zu innerem Durchmesser des Isoliermaterials, benutzt wenn FQLOSS=3) |
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LAMISOL |
Wärmeleitfähigkeit des Isoliermaterials (benutzt wenn FQLOSS=3) |
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CORQLOS |
Faktor zum Korrigieren des vom Wärmeverlustmodell bezogenen Wärmeverlusts (benutzt wenn FQLOSS=3) |
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FSTAMB |
Definition der Umgebungstemperatur (erforderlich für modellbasierte Wärmeverluste) Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Gegeben durch Parameter TAMB |
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TAMB |
Umgebungstemperatur (benutzt wenn FQLOSS=3 und FSTAMB=0) |
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ISUN |
Index des Referenz-Solardatenbauteils |
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M1N |
Massenstrom der repräsentativen Einspeisung (nominal) |
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M3N |
Massenstrom des Eintritts aus der vorigen Instanz (nominal) |
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P2N |
Druck, Eintritt (nominal) |
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H1N |
Enthalpie, repräsentative Einspeisung (nominal) |
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H2N |
Enthalpie, Austritt (nominal) |
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H3N |
Enthalpie, Eintritt aus voriger Instanz (nominal) |
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VR12N |
Spezifisches Volumen bei Referenzpunkt 1-2 (nominal) |
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VR32N |
Spezifisches Volumen bei Referenzpunkt 3-2 (nominal) |
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TAMBN |
Umgebungstemperatur (nominal) |
Die blau markierten Parameter sind Referenzgrößen für den Teillastmodus. Die Ist-Teillastwerte beziehen sich in den verwendeten Gleichungen auf diese Größen.
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QLOSS12 |
Wärmeverlust zwischen repräsentativem Anschluss und Fluidaustritt |
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QLOSS32 |
Wärmeverlust des gesamten Headers |
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QLOSSA |
Durchschnittlicher längenspezifischer Wärmeverlust |
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DT12 |
Temperaturabfall zwischen repräsentativem Anschluss und Fluidaustritt |
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DT32 |
Temperaturabfall über den gesamten Header |
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DP12 |
Druckverlust zwischen repräsentativem Anschluss und Fluidaustritt |
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DP32 |
Druckverlust über den gesamten Header |
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DPSA |
Durchschnittlicher längenspezifischer Druckverlust |
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DMAX |
Maximaler Durchmesser |
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DMIN |
Minimaler Durchmesser |
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RTAMB |
Für die Berechnung benutzte Umgebungstemperatur |
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RNBRANCH |
Anzahl der für die Berechnung benutzten Abzweige |
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RIBRANCH |
Für die Berechnung benutzter repräsentativer Abzweig |
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RNLOOPS |
Für die Berechnung benutzte Anzahl von Schleifen pro Abzweig |
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RLSECT |
Für die Berechnung benutzte Länge eines Abschnitts |
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RISUN |
Für die Berechnung benutzter Index - Solardaten |
Eine Anzahl von NBRANCH*NLOOPS gleichen Massenströmen M1 tritt an NBRANCH Anschlusspunkten in das Header-Bauteil ein. Zusätzlich kann ein weiterer Massenstrom M3 in den Header eintreten. Der Massenstrom M3 wird entweder von außen gegeben oder wird festgelegt durch M1 oder M2 und das Verhältnis M3M2 zwischen Strom M3 aus dem vorigen Bauteil und Fluid-Ausströmung M2.
M1 = (M2-M3) / (NBRANCH*NLOOPS).
Der Parameter NBRANCH beschreibt die Anzahl von Abschnitten entlang des Headers. Zu Beginn (in Strömungsrichtung) jedes Abschnitts tritt ein Massenstrom M1*NLOOPS in den Header ein.
Die eingehenden Fluidströme M1 werden an jedem Anschlusspunkt zum Strom M3 hinzugefügt. Falls keine Wärmeverluste an die Umgebung anfallen, ist die spezifische Enthalpie am Fluid-Austritt (2) der Massenstrom-gewichtete Durchschnitt der spezifischen Enthalpien an den Eintritten 1 und 2. Dies ist der Fall, wenn die spezifischen Verluste an Wärme QSLOSS, Temperatur TSLOSS oder Enthalpie HSLOSS auf 0 eingestellt sind.
Wärmeverluste in den Abschnitten des Headers können berücksichtigt werden, indem man Nicht-Null-Werte für diese Parameter vorschreibt. Der Nutzer hat die Auswahl zwischen Bestimmung eines längenspezifischen Wärmeverlusts (FQLOSS=0), Temperaturabfalls (FQLOSS=1) oder Enthalpieabfalls (FQLOSS=2). Der vom Nutzer definierte Wert wird benutzt, um die spezifische Enthalpie am Ende jedes Abschnitts zu berechnen. Diese Berechnung wird für alle Abschnitte hintereinander durchgeführt. Die Eintrittsbedingungen der nachgelagerten Abschnitte werden gegeben durch die Austrittsbedingungen des entsprechenden vorgelagerten Abschnitts. Beachten Sie, dass der spezifische Wärmeverlust, Temperaturabfall oder Enthalpieabfall über die gesamte Länge konstant ist. Aufgrund des von Abschnitt zu Abschnitt variierenden Massenstroms ist das Temperaturprofil entlang des Headers nur linear, wenn ein konstanter Temperaturabfall gewählt wird. Die Anwendung eines konstanten spezifischen Wärmeverlusts wird zu einem nicht-linearen Temperaturprofil führen.
Als vierte Option wird eine modellbasierte Berechnung der Wärmeverluste geboten. Der effektive Wärmeverlust in jedem Abschnitt wird berechnet aus der Differenz zwischen Fluid- und Umgebungstemperatur basierend auf einer radialen Wärmeleitung im Isoliermaterial. Der nominale Wärmeverlust in einem Abschnitt i des Headers wird berechnet entsprechend der Formel
Q_0(i)=2*pi*LSECT*LAMISOL*1 / ln(RATISO) * CORQLOS * ( T_0(i) - Tamb_0) ,
wobei LAMISOL das Verhältnis von äußerem zu innerem Isoliermaterialdurchmesser (konstant entlang des Headers) und CORQLOS ein Parameter zum Korrigieren des Modellergebnisses ist. T_0(i) ist die Fluidtemperatur (in der Mitte des Sammlers) und Tamb_0 die Umgebungstemperatur.
Im Teillastbetrieb wird angenommen, dass die Wärmeverluste linear sind im Temperaturunterschied zwischen Fluid und Umgebungsluft. Daher werden Verluste berechnet auf der Grundlage von Nominalwerten anhand von
Q(i) = Q_0(i) * ( T(i) - Tamb) / ( T_0(i) - Tamb_0) .
Obwohl die Umgebungstemperatur im Auslegungspunkt nur erforderlich ist, wenn die modellbasierte Berechnung (FQLOSS=3) ausgewählt wird, wird die Umgebungstemperatur als ein Referenzpunkt für die Teillast-Wärmeverluste gespeichert.
Aufgrund variierender Massenstrom-Durchsätze und Durchmesser (optional) entlang des Headers, wird der längenspezifische Druckverlust entlang des Headers nicht konstant sein. Um eine detaillierte Druckverlustberechnung Abschnitt für Abschnitt zu vermeiden, wird angenommen, dass der spezifische Druckverlust durch ein Polynom zweiter Ordnung angenähert werden kann. Die Integration dieses Polynoms entlang des Headers ergibt den Druckunterschied zwischen zwei verschiedenen Stellen, und zwar DP12 als den Druckverlust zwischen repräsentativer Einspeisung 1 und Austritt 2 und DP32 als den Druckverlust zwischen Eintritt 3 und Austritt 2. Drei Knotenpunkte sind erforderlich, um die Koeffizienten des Polynoms zu bestimmen. Der erste Knotenpunkt liegt beim Eintritt 3, der zweite bei Position IDP und der dritte bei Austritt 2. Der Nutzer kann entscheiden, ob er
Das in Bauteil 113 beschriebene Druckverlustmodell wird hier benutzt, um spezifische Druckverluste (Pa/m) an den drei Knotenpunkten zu berechnen. Dies erfordert eine Annahme über den Header-Durchmesser an diesen Stellen. Zwei Optionen sind verfügbar:
In der zweiten Option wird der Durchmesser auf Grundlage von nominalem Massenstrom und Dichte in den entsprechenden Abschnitten berechnet. Beachten Sie, dass aufgrund der Berechnungsmethode angenommen wird, dass ein kontinuierliches Profil des Durchmessers das abschnittsweise konstante Profil in einem realen System annähert.
Der Nutzer hat die folgenden Optionen zur Berechnung des Teillast-Druckverlusts:
Für Solaranwendungen wird gleiche Verteilung des Massenstroms auf alle parallelen Leitungen bevorzugt. Aufgrund von Druckverlusten in Verteiler und Sammler ist der resultierende Druckunterschied in allen Leitungen nicht von vornherein derselbe. Nimmt man denselben hydraulischen Widerstand in den Leitungen an, wäre der Massenstrom nicht gleich. In der realen Anwendung werden gleiche Massenströme durch einen zusätzlichen Widerstand erzwungen, der durch passive Blenden oder manuelle Ventile verursacht wird. Nach Abgleichen des Felds stehen alle Leitungen dem gleichen Massenstrom gegenüber.
Nach einem idealen Abgleichen des Felds wird eine Leitung einen zusätzlichen Widerstand von Null haben. Diese Leitung muss berücksichtigt werden, wenn der Druckverlust über das gesamte Feld ermittelt werden soll. Für die Option FREPP=0 entscheidet der Nutzer selbst, welcher Abzweigungs-/Anschlusspunkt für die Druckberechnung benutzt werden soll. Es könnte sein, dass die ausgewählte Kombination nicht der Pfad des maximalen Druckverlusts ist. Während der Nutzer bei Auswahl von FCONF=0 völlig frei ist in der Kombination von IBRANCH Werten in Verteiler und Sammler, wählt EBSILON®Professional für FCONF=1 oder FCONF=-1 automatisch entsprechende Paare auf Grundlage der geometrischen Anordnung von Verteiler und Sammler im Verhältnis zueinander. Die folgenden Relationen werden zwischen IBRANCH in Verteiler und Sammler benutzt
Falls die Synchronisierung aktiv ist (FCONF=1 oder -1), werden einige andere Parameter synchronisiert (aus dem Verteiler gelesen), da angenommen werden kann, dass sie in beiden Bauteilen gleich sind:
Bitte beachten Sie, dass der Nutzer dafür verantwortlich ist, den Pfad des maximalen Druckverlusts zu ermitteln, wenn FREPP=0. Dies gilt im Besonderen bei Auswahl von FCONF=1.
Durch das Flag FREPP=2 hilft EBSILON®Professional, den Pfad des maximalen Druckverlusts zu ermitteln. Für diese Option muss das Flag FSYNC=1 oder -1 ausgewählt werden, und Verteiler und Sammler müssen durch eine logische Leitung verbunden werden. Das Programm erkennt, welches Paar von IBRANCH Werten in Verteiler und Sammler den höchsten Gesamt-Druckverlust ergibt. Diese RIBRANCH Werte werden anstelle der Werte IBRANCH, die vom Nutzer festgelegt worden sein könnten, für die Berechnung benutzt.
Abbildung 1: Druckverlustberechnung im Header
Abbildung 2: Feldanordnung in 'gegensätzlicher Strömungsrichtung'
Abbildung 3: Feldanordnung in 'derselben Strömungsrichtung'
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Form 1 |
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Form 2 |
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Form 3 |
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Form 4 |
Klicken Sie hier >> Bauteil 115 Demo << um ein Beispiel zu laden.
