EBSILON®Professional Online Dokumentation
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Anschlüsse |
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1 |
Luft/Gas-Eintritt |
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Luft/Gas-Austritt |
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3 |
Wassereintritt |
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4 |
Wasseraustritt |
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Logikleitung für NTU (M5) |
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Allgemeines Vorgabewerte Kennlinien Bauteilphysik Literatur Beispiel
Komponente 151 Verdunstungskühler kann verwendet werden, um einen Apparat zu modellieren, der die Temperatur eines Luft- oder Gasstroms durch Verdunsten von flüssigem Wasser verringert. Die Wärmemenge, die aus dem Luft / Gasstrom entfernt werden kann, entspricht der Verdampfungswärme, die durch die Phasenänderung des Wassers verbraucht wird. Da dieser Prozess durch die Geschwindigkeit desStoffübergangs von der Flüssigkeit in die gasförmige Phase bestimmt wird, gibt es zwei Schlüsselfaktoren für die Wirksamkeit des Verdunstungskühlers: der Stoffaustauschkoeffizient beta (vor allem durch Strömungsturbulenz angetrieben) und die Oberfläche der Flüssigkeit (die durch entsprechende Formgebung des Blecheinbauuten/Packung maximiert werden kann, durch die das Wasser Kreuzstrom zum Luft / Gasstrom geführt wird). Wenn - wie es typischerweise in industriellen Anwendungen angewendet wird - das überschüssige Wasser in den Wasserzulauf zurückgeführt wird, stellt die Feuchtkugeltemperatur des Luft / Gasstroms das Minimum für die Austrittstemperatur dar, und die durch diesen Vorgang erreichbare maximale Temperaturänderung wird durch die Sättigung des Luft / Gasstroms begrenzt.
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FMODE |
Berechnungsmodus (Auslegung /Teillast) Ausdruck... =0: wie global eingestellt =1: lokale Teillast (d.h. immer Teillast-Modus, auch wenn global eine Auslegungsrechnung durchgeführt wird) =-1: lokale Auslegung (d.h. immer Auslegungs-Modus, auch wenn global eine Teillastrechnung durchgeführt wird) |
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FFU |
Schalter EIN/AUS Ausdruck... =0: AUS (Luft/Gas: Austritt= Eintritt; =1: EIN |
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FDES |
Schalter für Auslegungsmethode Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck... =1: EFF verwenden (mit Effektivität EFF = (T1 - T2)/(T1 - Twet bulb)) =2: RHUM verwenden (relative Luftfeuchtigkeit am Austritt festlegen) =3: Gewünschte Austrittstemperatur (T2) =4: Austrittstemperatur von außen vorgegeben |
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EFF |
Gewünschte Effektivität (T1 - T2)/(T1 - TFeuchtkugel) |
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RHUM |
Gewünschte relative Feuchte am Austritt |
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T2 |
Gewünschte Austrittstemperatur für Luft/Gas |
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COC |
Konzentrationszyklen (= Verhältnis der Konzentration von Salzen/Mineralen im rezirkulierten Wasser zur Konzentration im Make-up) |
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NTU |
Anzahl der Transfer Units (NTU = beta*A/M1_dry) (RESERVIERT für spätere Versionen, nicht benutzt) |
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HLR |
Verhältnis Höhe zu Länge des Kanals/der Packung (gleichmäßige Verteilung des Wassers über die Breite) (RESERVIERT für spätere Versionen, nicht benutzt) |
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DP12 |
Druckabfall 1->2 zwischen Luft/Gas Eintritt und Austritt |
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FEFFOD |
Schalter für die off-design Berechnungsmethode der Effektivität, wobei gilt EFF = (T1 - T2)/(T1 - TFeuchtkugel), und EFFX = (delta xH2O aktuell/delta xH2O max) mit xH2O max Beladung bei Sättigung Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck... =0: konstant EFF = EFFN (Effektivität wie vorgegeben) =1: EFF = CEFF*EFFN (mit Kennlinie CEFF(VM1/VM1N) für den Korrekturfaktor für Effektivität) =2: EFFX = 1 - exp(-BA/M1_dry); BA = CFBA*BAN*(VM1/VM1N)^BAEXP =3: EFFX = 1 - exp(-BA/M1_dry); BA = CBA*BAN (mit Kennlinie CBA(VM1/VM1N) für den Korrekturfaktor für beta*A) |
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BAEXP |
Teillast-Exponent für beta*A als Funktion von (VM1/VM1N) |
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FDP12OD |
Schalter für Methode zur Teillast-Druckabfallberechnung Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck... =0: konstant DP12 = DP12N =1: abhängig von Volumenstrom und Dichte (~rho*VM^2) |
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EFFN |
Effektivität (nominal) EFF = (T1 - T2)/(T1 - TFeuchtkugel) |
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VM1N |
Volumetrischer Eintrittsstrom (nominal) |
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V1N |
Spezifisches Volumen am Luft/Gas- Eintritt (nominal) |
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DP12N |
Druckabfall auf Luft-/Gas-Seite (nominal) |
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BAN |
Beta*A (nominal) (Stofftransportkoeffizient * Austauschfläche) |
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NTUN |
Anzahl der Übertragungseinheiten (NTU) (nominal) (nicht verwendet) |
Die blau markierten Parameter sind Referenzgrößen für den Teillastmodus. Die Ist-Teillastwerte beziehen sich in den verwendeten Gleichungen auf diese Größen.
Generell sind alle sichtbaren Eingaben erforderlich. Häufig werden jedoch Standardwerte zur Verfügung gestellt.
Für weitere Informationen über die Farbe der Eingabefelder und ihre Beschreibungen siehe Komponenten bearbeiten\Vorgabewerte
Für weitere Informationen über Auslegung vs. Teillast und Nominalwerte siehe Allgemeines\Nominalwerte übernehmen
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Kennlinie 1: CEFF: Korrekturfaktor für Effektivität = f (VM1/VM1N) |
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1 Volumenstromverhältnis 1. Punkt |
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Kennlinie 2: CFBA: Korrekturfaktor für beta*A*(VM1/VM1N)^BAEXP = f (VM1/VM1N) |
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X-Axis 1 Volumenstromverhältnis 1. Punkt |
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Kennlinie 3: CBA: Korrekturfaktor für beta*A = f (VM1/VM1N) |
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X-Axis 1 Volumenstromverhältnis 1. Punkt |
Energiebilanz
Die Massen- und Energiebilanz des Verdunstungskühlers wird unter Berücksichtigung der Verdunstung des Wasserstroms, der im Querstrom zum Luft / Gasstrom rezirkuliert wird, gelöst. Da der rezirkulierte Wasserstrom deutlich größer ist als der Makeup, der die Abschlämmung und die verdunstete Wassermenge kompensiert, kann man davon ausgehen, dass das Wasser bei der Phasengleichgewichtstemperatur (= Feuchtkugeltemperatur) umgewälzt wird. Diese Temperatur stellt somit die minimale Austrittstemperatur dar, die für den durch den Apparat fließenden Luft / Gasstrom erreichbar ist, und die Kühlwirkung kann als das Verhältnis der tatsächlichen Temperaturänderung des Luft / Gasstroms zu seiner maximalen Temperaturänderung quantifiziert werden. Der Index wb steht im Folgenden für den Zustand an der Feuchtkugel (=Phasengleichgewicht)
Aus der Massen- und Energiebilanz können die jeweiligen Feuchtigkeitsverhältnisse für die tatsächlichen Austrittsbedingungen und der ideale Sättigungszustand am Luft / Gas-Austritt ermittelt und die REffektivität für den Stofftransport EFFX wie folgt berechnet werden:
Auslegungsrechnung
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Massenbilanzgleichungen: |
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M1 + M3 = M2 + M4 |
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M2 = f(EFFX) = f(EFF) abhängig von der jeweils gewählte Methode FDES (bei Auslegung) bzw. FEFFOD (bei Teillast) |
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M4 = (M2 - M1)/(COC -1) ; COC= Verhältnis der Salz- / Mineralstoffkonzentration im rezirkulierten Wasser zur Konzentration im Makeup; COC > 1 |
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Im Auslegungsmodus kann die Luft / Gas-Austrittstemperatur T2 durch verschiedene Designmethoden FDES definiert werden :
Effektivität EFF
Relative Luftfeuchte am Austritt RHUM
Austrittstemperatur T2
Austrittstemperatur T2 von außen vorgegeben
In all diesen Fällen können die Bilanzen für Masse und Energie mit den jeweiligen Eingabewerten geschlossen werden, und die Effektivität für den Stofftransport EFFX kann aus den Einlass-, Austritts- und Sättigungsbedingungen bestimmt werden. Da der Verdunstungsprozess auch durch die Gesetze des Stofftransfers abgebildet werden kann, wobei beta den Stoffübergangskoeffizienten darstellt, der die Strömungsverhältnisse des Prozesses berücksichtigt, und A die für die Phasenänderung zur Verfügung stehende Fläche ist, kann auch die Effektivität des Stofftransports auch durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
Aus dieser Gleichung kann das Produkt beta * A als Nominalwert BAN abgeleitet werden, der die Charakteristik des Verdunstungskühlers ausdrückt.
Teillastberechnung
Da sich die Strömungsverhältnisse auf der Wasserseite nicht ändern, werden die Leistungsmerkmale des Verdunstungskühlers in erster Linie durch die Strömungsverhältnisse auf der Luft / Gasseite des Apparats beeinflusst, die als Verhältnis des aktuellen volumetrischen Eintrittsstroms zum Eintrittsvolumenstrom am Auslegungspunkt (VM1 / VM1N) ausgedrückt werden können. Der Parameter FEFFOD bietet mehrere Möglichkeiten, die Teillast-Leistungsmerkmale des Verdunstungskühlers anzupassen:
0: konstant EFF = EFFN
Die Effektivität unter Auslegungsbedingungen wird unter allen Betriebsbedingungen eingesetzt..
1: EFF = CEFF*EFFN
Die Kühlwirkung wird durch einen in der Kennlinie CEFF (VM1 / VM1N) definierten Effektivitätskorrekturfaktor moduliert.
2: EFFX = 1 - exp(-BA/M1_dry); BA = CFBA*BAN*(VM1/VM1N)^BAEXP
Der beta * A Wert des Auslegungsfalls wird mit einer exponentiellen Funktion von (VM1 / VM1N) mit benutzerdefiniertem Exponenten BAEXP und einem in der Kennlinie CFBA (VM1 / VM1N) definierten Korrekturfaktor moduliert.
3: EFFX = 1 - exp(-BA/M1_dry); BA = CBA*BAN
Der beta * A Wert des Auslegungsfalls wird mit einem Korrekturfaktor angepasst, der in der Kennlinie CBA (VM1 / VM1N) definiert ist.
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Form 1 |
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