EBSILON®Professional Online Dokumentation
|
Leitungsanschlüsse |
|
|
|
1 |
Haupteintritt |
|
|
2 |
Hauptaustritt |
|
|
3 |
Austritt Dampf |
|
|
4 |
Austritt flüssige Phase |
|
|
5 |
Flüssiger Volumenanteil gemittelt über den Zeitschritt |
|
|
6 |
Eingekoppelte Wärmeleistung |
|
Allgemeines Vorgabewerte Verwendete Physik Kennlinien Ergebnisse Bauteilform Beispiel
Dieses Bauteil verwendet identische physikalischen Algorithmen wie das Bauteil 119 (Indirekter Speicher). Im Gegensatz zum Bauteil 119 ermöglicht das Bauteil 160 eine explizite Vorgabe der Betriebsmodi (siehe dazu Flag FOMOD):
Wichtig ist, dass das Medium im Speicher einen Zusammenhang zwischen dem Medium-Druck und dem spezifischen Volumen / Dichte des Mediums hat und dieser Zusammenhang durch die entsprechende Stoffwerttafel beschrieben werden kann. Daher kommt die Bezeichnung: "Speicher für kompressible Fluide"
Das Bauteil 160 ermöglicht auch eine korrekte Behandlung des zwei-phasen Zustands und das getrennte Entladen der flüssigen und der gasförmigen Phase (Anschlüsse 3 und 4).
Damit ist der Einsatz des Bauteils 160 z.B. für folgende Anwendungen möglich
Die Benutzung der Anschlüsse 2, 3, 4 ist abhängig vom Typ des Mediums bzw. von der entsprechenden Stoffwerttafel abhängig. Befindet sich das modellierte Medium nur in der gasförmigen Phase (z.B. Luft), so ist nur die Benutzung des Anschlusses 2 sinnvoll. In diesem Fall tritt das im Bauteil 160 gespeicherte Medium im unveränderten Zustand über den Anschluss 2 aus. Befindet sich das modellierte Medium nur in einem 2-Phasen-Zustand (z.B. Wasser/Dampf), so ist die Benutzung der Anschlüsse 3 und 4 sinnvoll. In diesem Fall werden die flüssige und die gasförmige Phase getrennt und können über Anschluss 3 bzw. 4 aus dem Speicher entnommen werden. Am Anschluss 5 wird als Massenstrom der Volumenanteil der flüssigen Phase angezeigt und kann somit für die Regelung benutzt werden.
Wenn der Schalter FINST den Wert 1 hat (stationäre Lösung) setzt das Bauteil die Enthalpie- und die Druck-Werte an den Austrittsleitungen identisch zu der Enthalpie am Eintritt (PIN 1). Das Bauteil kann im Fall FINST=1 KEINE Einhaltung der stationären Massen- und Energiebilanz gewährleisten, weil die Massenströme an den Anschlüssen vom Benutzer vorgegeben werden. Der Modus FINST=1 dient lediglich der topologischen Inklusion des Bauteils ins Modell bei der stationären Simulation. Die transienten Ein- und Ausspeicherungsvorgänge, in denen die transienten Massen- und Energiebilanzen eingehalten werden, dürfen NICHT im Modus FINST=1 berechnet werden.
|
FINST |
Schalter zur Bestimmung des Instationaritätsmodus 0: Instationäre Lösung nach Zeitreihen- Dialog |
|
FINIT
|
Vorgabe des Anfangszustands =0: GLOBAL, die Steuerung erfolgt über die globale Variable "Instationärer Modus" unter Modell-Einstellungen: =1: erster Durchlauf, das Temperaturfeld wird gemäß FISTART, FSTARTFL initiiert |
|
FALGINST
|
Schalter für instationären Berechnungsmodus =1: Crank-Nicolson-Algorithmus |
|
FOMOD
|
Schalter: Betriebsmodus (nicht für die Initialisierung relevant) |
|
FINPR |
Schalter: Setzen des Eintrittsdruck (nicht relevant für FINST=1, FINIT=1) =0: P1 vom Bauteil gesetzt, wenn Eintritt offen |
|
ASTO |
Austauschfläche des Speichers |
|
MSTO |
Masse der Speicherwand |
|
VFLUID |
Volumen des Fluids |
|
THISO |
Dicke der Isolierung |
|
MRINPART |
Verhältnis Masse der inneren Teile zu Wandmasse |
|
FMAT |
Schalter: Vorgabe des Wandwerkstoffes Stoffeigenschaften Stahl =-1 : Eigenschaften werden berechnet bei Kernel-Expression ERHO, ELAM, ECP |
|
ERHO |
Funktion für die Werkstoffdichte |
|
ELAM |
Funktion für die Werkstoffwärmeleitfähigkeit |
|
ECP |
Funktion für die Werkstoffwärmekapazität |
|
LAMISO |
Wärmeleitfähigkeit der Isolierung |
|
FTTI |
Schalter zur Interpolation der temperaturabhängigen Kenngrößen für die Stoffwerte CP, LAM, RHO =0: Temperatur am Ende des Zeitschrittes |
|
FTSTEPS |
Art der Vorgabe des Zeitschritts der zeitlichen Diskretisierung (Unterzeitschritt) =1: gemäß TISTEP |
|
ISUBMAX |
Maximale Anzahl der internen Iterationsschritte bei der Initialisierung |
|
IERRMAX |
Maximal erlaubter Fehler bei Initialisierungsrechnung |
|
TISTEP |
Wert des Unterzeitschritts bei FINIT = 1, abhängig von FTSTEPS, für FTSTEPS=1 -> Legt TIMESUB fest und damit ISUB immer gültig für FINIT = 2, bzw. global gesteuerten Folgedurchlauf (FTSTEPS ist dann ohne Auswirkung) |
|
NRAD |
Anzahl der Gitterpunkte in Wand-normaler Richtung (max. 30, relevant nur für FALGINST=1) |
|
TIMESING |
Dauer des Zeitschritts der Einzelrechnung bei FINST=2 |
|
FFREQ |
Schalter für Häufigkeit instationärer Berechnungen: 1: In jedem Iterationsschritt |
|
FALPHI
|
Vorgabe des Wärmeübergangskoeffizienten an der Innenseite =0: Formeln gemäß VDI-WA-11 F3 |
|
ALPHI |
Wärmeübergangskoeffizienten an der Innenseite (Wand zu Fluid) wenn FALPHI=1; |
|
EALPHI |
Funktion für Wärmeübergangskoeffizienten an der Innenseite |
|
FALPHO |
Vorgabe des Wärmeübergangskoeffizienten an der Außenseite =0: konstant gemäß ALPHO |
|
ALPHO |
Konstanter Wärmeübergangskoeffizient an der Außenseite wenn FALPHO=0 |
|
EALPHO |
Funktion für Wärmeübergangskoeffizienten an der Außenseite |
|
PMIN |
Minimal erlaubter Druck - beim Unterschreiten (wegen zu viel Entnahme des Fluids) wird eine Fehlermeldung ausgegeben |
|
PMAX |
Maximal erlaubter Druck - beim Überschreiten (wegen zu viel Zufluss des Fluids) wird eine Fehlermeldung ausgegeben |
|
TMIN |
Untergrenze für Speichertemperatur - zum Stabilisieren der numerischen Lösung in Speicherwand, beim Unterschreiten wird eine Fehlermeldung ausgegeben |
|
TMAX
|
Obergrenze für Speichertemperatur - zum Stabilisieren der numerischen Lösung in Speicherwand, beim Überschreiten wird eine Fehlermeldung ausgegeben |
|
FSTAMB |
Vorgabe der Umgebungstemperatur |
|
TAMB |
Umgebungstemperatur |
|
FSTARTFL |
Schalter: Initialzustand des Fluids im Speicher =0: aus PFLSTART, HFLSTART |
|
HFLSTART |
Startwert für mittlere Fluidenthalpie |
|
PFLSTART |
Startwert für mittleren Fluiddruck |
|
FISTART |
Schalter: Vorgabe des Startwertes für die Speicherwandtemperatur |
|
TIMETOT0 |
Gesamtzeit zu Beginn der Berechnung (Summe vorangegangene Zeitschritte) |
|
TAVBEG |
Kalorisch gemittelte Speichertemperatur zu Beginn des Zeitschrittes |
|
TAVEND |
Kalorisch gemittelte Speichertemperatur am Ende des Zeitschrittes |
|
QSTO |
Während des Zeitschrittes gespeicherte Wärmemenge (Speicherwand und Fluid) |
|
QAV |
Mittlerer Wärmestrom durch den Speicher (Speicherwand und Fluid QSTO/TIMEINT) |
|
QAVI |
Mittlerer Wärmestrom vom Fluid zum Speicher |
|
QAVO |
Mittlerer Wärmestrom vom Speicher an die Umgebung |
|
RALPHI |
Berechneter Wärmeübergangskoeffizient Fluid-Speicher |
|
RALPHO |
Berechneter Wärmeübergangskoeffizient Speicher-Umgebung |
|
RMSTO |
Masse der Speicherwand |
|
RVFLUID |
Gesamtes Fluidvolumen im Speicher |
|
MFLUID |
Gesamte Fluidmasse im Speicher |
|
PFLAV |
Mittlerer Fluiddruck im Speicher |
|
HFLAV |
Mittlerer Fluidenthalpie im Speicher |
|
TFLAV |
Mittlerer Fluidtemperatur im Speicher |
|
RTAMB |
Umgebungstemperatur |
|
TIMETOT |
Gesamtzeit am Ende der Berechnung (Summe aller Zeitschritte) |
Die Berechnung des Bauteils 160 beruht auf den gleichen Algorithmen wie die vom Bauteil 119. Es rechnet analog wie das Bauteil 119 im Modus FSPECM=4. Jedoch hat das Bauteil 160 keine Rohrgeometrie und es gibt somit keine axiale Strömung-Richtung. Damit enthält das numerische 2-D-Gitter nur eine Zelle in X-Richtung. In der wand-normalen Y-Richtung kann das Bauteil 160 im Fall des Crank-Nicolson-Algorithmus mehrere Zellen enthalten. Die Anzahl der Zellen wird über den Schalter NRAD gesteuert. Im Fall des Kombinierten analytischen und numerischen Modells wird die Speicherwand auch in Y-Richtung nur mit einer Zelle aufgelöst.
Der Zustand des Fluids im Speicher - Masse, Druck, innere Energie, chemische Zusammensetzung - wird in jedem Zeitschritt neu ermittelt und als Eingabe für den nächsten Zeitschritt gespeichert. Der neuer Fluid-Zustand ergibt sich aus dem vorhergehenden Zustand, der Parametern und Mengen der ein- und austretenden Medien im aktuellen Zeitschritt sowie aus der Zeitschrittlänge. Das Fluid-Volumen des Speichers bleibt unverändert und somit ändert sich der Druck im Speicher bei der Veränderung des spezifischen Volumens des Fluids. Diese kann z.B. durch Unterschiede zwischen der zu- und abfließenden Massenströmen oder durch die Änderung der Parameter des zufließenden Fluids verursacht werden.
Die Enthalpie am Austritt 3, 4 ist nicht gleich der aktuellen mittleren Enthalpie des Fluids im Speicher. Dagegen werden diese Enthalpien aus den entsprechenden Phasen-Zuständen ermittelt.
Bezüglich der Massenstromvorgabe bleibt das Bauteil 160 passiv und übernimmt die vorgegebenen Massenströme von den Anschlüssen 1-4. Nur an den Anschluss 5 wird der Volumenanteil der flüssigen Phase als Massenstrom gesetzt.
Die Enthalpie H1 wird immer von außen erwartet. Die Enthalpien H2, H3, H4 werden gleich der Fluidenthalpie oder Enthalpie der Gas- bzw. Flüssigphase im Speicher gesetzt.
Der Druck P2 ist gleich dem über den Zeitschritt gemittelten Fluid-Druck im Speicher. Für den Druck P1 gibt es 2 Modi, die über den Schalter FINPR gesteuert werden. Bei FINPR=0 setzt das Bauteil 160 den Druck an der Leitung, die am Anschluss 1 angeschlossen ist, gleich dem über den Zeitschritt gemittelten Fluid-Druck im Speicher. Bei FINPR=1 übernimmt das Bauteil 160 den Druck von der Leitung, die am Anschluss 1 angeschlossen ist. In diesem Fall muss jedoch der Druck an der Leitung mindestens genauso hoch wie oder größer als der Fluid-Druck im Speicher sein.
Eine von extern eingebrachte Wärmeleistung (z.B. elektrisch geheizte Elemente im Speicher) kann am logischen Pin 6 durch die Vorgabe der Wärmeleistung modelliert werden.
Die Kennlinien dienen der Koppelung der Zeitschritte untereinander und brauchen i.d.R. vom Anwender nicht beeinflusst werden.
Korrespondierend mit diesen Ergebnis-Kennlinien gibt es zu jeder Ausgabegröße eine Ergebniskurve.
Spezifikations-Matrix MXTSTO und Ergebnis-Matrix RXTSTO
Die Matrix MXTSTO ist mit dem Ausgabefeld RXTSTO auf die gleiche Weise verknüpft wie die oben genannten Kennlinien und Ergebniskurven. Die Verteilung der Werte im Speicher und den Fluiden wird in beiden Matrizen (Vorgabematrix MXTSTO für den Zeitschritt t-1 und Ergebnismatrix RXTSTO für den Zeitschritt t) abgelegt.
Aufbau der Matrizen siehe Matrizen bei BT 160.
 |
Form 1 |
Klicken Sie hier>> Bauteil 160 Demo << um ein Beispiel zu laden.