Bauteil 43: Enthitzer

In diesem Thema

Bauteil 43: Enthitzer

Vorgaben

Leitungsanschlüsse
1	primärseitiger Eintritt (kaltes Fluid, innerhalb der Rohre)
2	primärseitiger Austritt (kaltes Fluid, innerhalb der Rohre)
3	sekundärseitiger Eintritt (warmes Fluid, außerhalb der Rohre)
4	sekundärseitiger Austritt (warmes Fluid, außerhalb der Rohre)

Allgemeines Vorgabewerte Kennlinien Verwendete Physik Bauteilform Beispiel

Allgemeines

Bauteil 43 modelliert einen separaten Enthitzer für Speisewasservorwärmung. Er wird verwendet, wenn überhitzter Dampf nicht direkt zu einem Vorwärmer geleitet werden soll, in dem der Dampf kondensiert wird, sondern zuvor enthitzt werden soll. Üblicherweise wird der enthitzte Dampf dann in einen anderen Speisewasservorwärmer stromaufwärts geleitet.

Die Enthitzung braucht dabei nicht vollständig zu sein. Im Auslegungsfall ermöglicht der Spezifikationswert DT44SN die Vorgabe der am Dampfaustritt vorliegenden Überhitzung, d.h. der Temperaturdifferenz zwischen dem austretenden Dampf und der dem Druck entsprechenden Sattdampftemperatur. Bei DT44SN = 0 ist der austretende Dampf nicht mehr überhitzt (also Sattdampf).

Der Enthitzer kann wahlweise im Gegenstrom oder im Gleichstrom betrieben werden. Obere oder untere Grädigkeiten siehe Wärmetauscher, allgemeine Anmerkungen

Als Ergänzung oder Alternative zur Kennlinie kann ein Anpassungspolynom oder eine Kernelexpression verwendet werden.

Für dieses Bauteil gibt es zwei Identifikationsmodi: T2-Vorgabe (-5) und T4-Vorgabe (-4). Aufgrund dieser Vorgabe wird in allen Lastfällen k*A berechnet. Wenn diese Methoden im Auslegungsfall verwendet werden, ist die Überhitzung DT44SN keine Eingabe, stattdessen wird der berechnete Wert für DT44S in DT44SN hinein kopiert. Im Teillastfall werden KAN und die Kennlinien nicht verwendet.

Die am Austritt erzielte Überhitzung wird als Ergebniswert DT44S ausgewiesen.

Verwendung für binäre Gemische

Dieses Bauteil kann auch zur Enthitzung binärer Gemische verwendet werden.
Der Vorgabewert DT44SN bezieht sich dabei auf die Temperaturdifferenz zur Taupunktstemperatur des Gemisches.

Druckverlustbegrenzungen:
Da der Druckverlust quadratisch mit dem Massenstrom ansteigt, können sich bei Überschreitung des Nennmassenstroms schnell deutlich zu hohe Druckverluste ergeben, die dann Phasenübergänge und Konvergenzprobleme verursachen. Aus diesem Grunde wurden Druckverlustbegrenzungen eingebaut (siehe dazu Wärmetauscher, allgemeine Anmerkungen) .

Auslegung bei Gleichstrom

Beim Wärmetauscher (Bauteile 43 ) wurde die Möglichkeit geschaffen, auch bei Gleichstrom (FFLOW=1) eine Auslegung über die obere oder untere Grädigkeit vorzunehmen.

Für den Fall, dass die beiden Eintrittstemperaturen vorgegeben werden, kann die obere Grädigkeit nur iterativ bestimmt werden. In der Regel ist dies jedoch unproblematisch. Falls es in komplexeren Modellen zu Konvergenzproblemen kommt, müsste ein anderer Auslegungsmodus verwendet werden.

Identifikationsmodus:

Analog zu anderen Bauteilen wurde auch für den Enthitzer ein Schalter FIDENT zur Aktivierung des Identifikationsmodus eingeführt. Dieser hat die Einstellungen

0: keine Identifikation
2: Identifikation von KA durch Vorgabe der Austrittstemperatur T2
4: Identifikation von KA durch Vorgabe der Austrittstemperatur T4

Damit sich das Verhalten vorhandener Schaltungen nicht ändert, kann auch weiterhin der Schalter FSPEC verwendet werden. In diesem Fall wird die Einstellungen für FIDENT ignoriert.

Für weitere allgemeine Informationen mit Bezug zu den meisten üblichen Wärmetauschern, siehe Wärmetauscher, allgemeine Anmerkungen

Hinweis zu den Ergebniswerten :

Gütegrad RPFHX

Zur Beurteilung des Zustands eines Wärmetauschers dient der Quotient aus dem aktuellen Wert für k*A (Ergebniswert KA) und dem in jeweiligen Lastpunkt aufgrund der Bauteilphysik bzw. Kennlinien erwarteten k*A (Ergebniswert KACL). Der Quotient KA/KACL wird als Ergebniswert RPFHX angezeigt.

Vorgabewerte

FMODE	Schalter für Berechnungsmodus Auslegung/Teillast Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: wie global eingestellt =1: lokale Teillast (d.h. immer Teillast-Modus, auch wenn global eine Auslegungsrechnung durchgeführt wird) =2: spezielle lokale Teillast (Sonderfall zur Kompatibilität mit früheren Ebsilon-Versionen, sollte in neuen Schaltungen nicht verwendet werden, da Ergebnisse zu echten Teillastrechnungen nicht konsistent sind) = -1: lokale Auslegung
DP12N	Druckabfall kalte Seite, Leitung 1 bis 2 (nominal)
DP34N	Druckabfall warme Seite, Leitung 3 bis 4 (nominal)
FIDENT	Spezifikationen Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: keine Identifikation =2: Identifikation von KA durch Vorgabe der Austrittstemperatur T2 (auch in Teillast) =4: Identifikation von KA durch Vorgabe der Austrittstemperatur T4 (auch in Teillast)
DT44SN	Überhitzungstemperaturdifferenz (nominal) (siehe unter "Allgemeines")
TOL	Toleranz in der Energiebilanz
FFLOW	Flussrichtung, siehe Wärmetauscher, allgemeine Anmerkungen Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Gegenstrom =1: Gleichstrom
FADAPT	Schalter für die Verwendung des Anpassungspolynoms ADAPT / der Anpassungsfunktion EADAPT Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: nicht verwendet und nicht ausgewertet =1: Korrektur für kA [KA = KAN Kennlinienfaktor * Polynom] =2: Berechnung von kA [KA = KAN Polynom] =1000: nicht verwendet, aber ADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit) = -1: Korrektur für kA [KA = KAN Kennlinienfaktor Anpassungsfunktion] = -2: Berechnung von kA [KA = KAN * Anpassungsfunktion] = -1000: nicht verwendet, aber EADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit)
EADAPT	Anpassungsfunktion für KA (Eingabe) function evalexpr:REAL; begin evalexpr:=1.0; end;
FFU	Schalter Ein / Aus Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Wärmetauscher ausgeschaltet (kein Wärmeübergang, aber Berechnung Druckverluste) =1: Wärmetauscher in Betrieb
FSPEC (veraltet)	Kombinierter Schalter (veraltet) Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck -999: nicht verwendet (stattdessen FIDENT) veraltet: =11: T2 und T4 werden berechnet (im Auslegungsfall aus DT44SN, in Teillast aus KAN und den Kennlinien) =-5: T2 wird vorgegeben (auch in Teillast), KA berechnet. DT44SN bzw. KAN und die Kennlinien werden nicht verwendet. =-4: T4 wird vorgegeben (auch in Teillast), KA berechnet. DT44SN bzw. KAN und die Kennlinien werden nicht verwendet.
KAN	k*A (nominal) - Wärmeübertragungsfähigkeit im Auslegungspunkt
M1N	Massenstrom kalte Seite (nominal)
M3N	Massenstrom warme Seite (nominal)

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.

Kennlinien

1. Primärmassenstromabhängiger Korrekturfaktor CKAM1 FK1 = f (M1/M1N)

2. Sekundärmassenstromabhängiger Korrekturfaktor CKAM3 FK2 = f (M3/M3N)

(K*A)/(K*A)N = FK1 * FK2

Kennlinie 1: Primärmassenstromabhängiger Korrekturfaktor CKAM1: (k*A)1/(k*A)N = f (M1/M1N)

   X-Achse       1         M1/M1N                     1. Punkt
                        2          M1/M1N                     2. Punkt
                        .
                      N         M1/M1N                     letzter Punkt

    Y-Achse       1          (k*A)1/(k*A)N            1. Punkt
                        2          (k*A)1/(k*A)N            2. Punkt
                        .
                        N         (k*A)1/(k*A)N            letzter Punkt

Kennlinie 2: Sekundärmassenstromabhängiger Korrekturfaktor CKAM3: (k*A)2/(k*A)N = f (M3/M3N)

      X-Achse     1          M3/M3N                     1. Punkt
                        2          M3/M3N                     2. Punkt
                        .
                        N         M3/M3N                     letzter Punkt

      Y-Achse    1          (k*A)2/(k*A)N            1. Punkt
                        2          (k*A)2/(k*A)N            2. Punkt
                        .
                        N         (k*A)2/(k*A)N            letzter Punkt

Verwendete Physik

Gleichungen

Auslegung

(Simulationsflag:
GLOBAL=Auslegung
und
FMODE=GLOBAL)

P4 = P3 - DP34N                                              (2)
T4 = T4S + DT44SN
H4 = f (P4,T4)
M4 = M3                                                          (6)
Q4 = M4 * H4
DQ = Q3 -Q4
P2 = P1 - DP12N
Q2 = Q1 + DQ                                                  (1)
M2 = M1                                                           (5)
H2 = Q2 / M2
T2 = f (P2,H2)

für Fstrom= Kreuzgegenstrom{
    DTL = T4 - T1
    DTU = T3 - T2
      }

für Fstrom= Gegenstrom{
    DTL = T4 T2
    DTU = T3 T1
      }

LMTD = (DTU - DTL)/(ln(DTU) - ln(DTL))
(k*A) = DQ/LMTD

(k*A)*LMTD = M2*H2 - M1*H1 (3)
(k*A)*LMTD = M3*H3 - M4*H4 (4)

Teillastfall

(Simulationsflag:
GLOBAL=Teillast
oder
FMODE=Lokale Teillast)

F1 = (M1/M1N) ** 2
at GLOBAL=Auslegung: F1=1.0

P2     = P1 - DP12N * F1                                       (1)
M2     = M1                                                          (5)
FK1   = f (M1/M1N)         Kennlinien Anschluss 1
                                    für GLOBAL=Auslegung: FK1=1.0
FK2   = f (M3/M3N)          Kennlinien Anschluss 2
                                      für GLOBAL=Auslegung: FK2=1.0
(k*A) = (k*F)N * FK1 * FK2

F3    = (M3/M3N) ** 2
at GLOBAL=Auslegung: F3=1.0

P4    = P3 - DP34N * F3                                       (2)
M4    = M3                                                          (6)

max/min-Werte für die Iteration
H2max = f (P2,T3)
Q12max = M1 * (H2max - H1)
H4min = f (P4,T1)
Q34max = Q3 - M4 * H4min
für Fstrom=(Kreuzgegenstrom/Rückwärtsströmung) {
         Qmax = min(Q12max,Q34max)
                          }
für Fstrom=(Gegenstrom) {
         Vorschätzung für Iterationsbeginn
         QA =    min(Q12max,Q34max)
         QM = QA*QA/(Q12max+Q34max)

        Iterationsmarke 1
         H2 = h1 + QM / M2
         T2 = f (P2,H2)
         T4 = T2
         H4 = f (P4,T4)
         QP = Q3 -M4 * H4
         DQ = QM - QP

         regula falsi Methode

                    (QM - QMalt)
         grad = --------------------
                      (DQ - DQalt)

         QM   = QM - DQ * grad
         Ende der regula falsi Methode

                    |     DQ    |
         DQ = |-----------------------|
                   | (QM+QP)*0.5|

         wenn DQ < TOL, dann Iterationsende 1
                               sonst Fortsetzung Iteration 1

         Qmax = QM
}

Q12 = 0.5* Qmax

Iterationsmarke 2

H4 = (Q3 - Q12)/M4
T4 = f (P4,H4)
H2 = H1 + Q12/M2
T2 = f (P2,T2)

für FFLOW= Gegenstrom{
    DTL = T4 - T1
    DTU = T3 - T2
     }

für FFLOW= Gleichstrom{
    DTL = T4 -T2
    DTU = T3 -T1
      }

LMTD = (DTU - DTL)/(ln(DTU) - ln(DTL))
QQ = (k*A) * LMTD
DQQ = Q12 - QQ

regula falsi Methode

(Q12 - Q12alt)
grad = -------------------------
(DQQ - DQQalt)

Q12 = Q12 - DQQ * grad

Ende der regula falsi Methode

| DQQ |
DQ = |------------------------|
|(Q12+QQ)*0.5|

wenn DQ < TOL dann Iterationsende 2
, sonst Fortsetzung Iteration 2

(k*A)*LMTD = M2*H2 - M1*H1 (3)
(k*A)*LMTD = M3*H3 - M4*H4 (4)

Bauteilform

Form 1

Beispiel

Klicken Sie hier >> Bauteil 43 Demo << um ein Beispiel zu laden.

Impressum Disclaimer

Bauteil 43: Enthitzer

Vorgaben

Allgemeines

Hinweis zu den Ergebniswerten :

Ähnliche Bauteile

Vorgabewerte

Kennlinien

Verwendete Physik

Gleichungen

Bauteilform

Beispiel