Объект: PT01HE

Библиотека: PneumaticsThermo

Имя на уровне решателя: PT01HE

Аннотация: Теплообменник

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	Port1	PNEUMATIC	Термопневматический порт, вход в основной контур
2	Port2	PNEUMATIC	Термопневматический порт, выход из основного контура
3	Port3	PNEUMATIC	Термопневматический порт, вход в контур охлаждения
4	Port4	PNEUMATIC	Термопневматический порт, выход из контура охлаждения

Пользовательские параметры модели:

№	Параметр	Тип	Описание	Единица	Значение по умолч.
1	D1	real	Гидравлический диаметр основного контура, м	m	0.01
2	D2	real	Гидравлический диаметр контура охлаждения, м	m	0.01
3	Fluid_cooling_circuit		Имя объекта свойств среды контура охлоаждения, -
4	Fluid_main_circuit		Имя объекта свойств среды основного контура, -
5	L1	real	Длина трубопровода основного контура, м	m	0.1
6	L2	real	Длина трубопровода контура охлаждения, м	m	0.1
7	MDT1	real	Коэффициент расхода основного контура, -		0.72
8	MDT2	real	Коэффициент расхода контура охлаждения, -		0.72
9	Properties_port12		Начальные давление и температура для портов 1, 2; Па, К	K	101325.0, 293.15
10	Properties_port34		Начальные давление и температура для портов 3, 4; Па, К	K	101325.0, 293.15
11	k	real	Коэффициент передачи тепла, Вт/К	W/K	0.01

Расчетные и измеряемые величины:

№	Параметр	Описание	Единица
1	V_Pressure1	Давление на порте	Pa
2	V_SpecificEnthalpy1	Удельная энтальпия;	J/kg
3	V_Density1	Плотность рабочей среды;	kg/m**3
4	V_Temperature1	Температура рабочей среды на порте;	K
5	S_MassFlow1	Массовый расход на порте ;	kg/s
6	S_EnthalpyFlow1	Поток энтальпии на порте ;	W
7	V_Pressure2	Давление на порте	Pa
8	V_SpecificEnthalpy2	Удельная энтальпия;	J/kg
9	V_Density2	Плотность рабочей среды;	kg/m**3
10	V_Temperature2	Температура рабочей среды на порте;	K
11	S_MassFlow2	Массовый расход на порте ;	kg/s
12	S_EnthalpyFlow2	Поток энтальпии на порте ;	W
13	V_Pressure3	Давление на порте	Pa
14	V_SpecificEnthalpy3	Удельная энтальпия;	J/kg
15	V_Density3	Плотность рабочей среды;	kg/m**3
16	V_Temperature3	Температура рабочей среды на порте;	K
17	S_MassFlow3	Массовый расход на порте ;	kg/s
18	S_EnthalpyFlow3	Поток энтальпии на порте ;	W
19	V_Pressure4	Давление на порте	Pa
20	V_SpecificEnthalpy4	Удельная энтальпия;	J/kg
21	V_Density4	Плотность рабочей среды;	kg/m**3
22	V_Temperature4	Температура рабочей среды на порте;	K
23	S_MassFlow4	Массовый расход на порте ;	kg/s
24	S_EnthalpyFlow4	Поток энтальпии на порте ;	W

Результаты тестирования

Модель теплообменника (PT01HE)

(PT01HE) реализует модель теплообменника, обеспечивающего передачу тепла между двумя независимыми газовыми контурами (основным и контуром охлаждения). Компонент учитывает гидравлические параметры (диаметры, длины, коэффициенты расхода) и коэффициент теплопередачи k. Применяется в системах пневмоавтоматики и терморегулирования для моделирования тепловых процессов в газовых средах.

Проверка изменения температуры на портах теплообменника при течении газа, возникающем при перепаде давления от 0 до 20000Па.

Начальные данные:

Параметры модели (PT01HE)

k = 10 - Коэффициент передачи тепла, Вт/К

D1 = 0.01 - Гидравлический диаметр основного контура, м

D2 = 0.01 - Гидравлический диаметр контура охлаждения, м

L1 = 0.01 - Длина трубопровода основного контура, м

L2 = 0.01 - Длина трубопровода контура охлаждения, м

MDT1 = 0.72 - Коэффициент расхода основного контура,

MDT2 = 0.72 - Коэффициент расхода контура охлаждения,

Properties_{port12} = 101300, 400 - Начальные давление и температура для портов 1, 2; Па, К

Properties_{port34} = 101300, 300 - Начальные давление и температура для портов 3, 4; Па, К

Fluid_{main_circuit} = DryAir, чистый воздух - Имя объекта свойств среды основного контура

Fluid_{cooling_circuit} = DryAir, чистый воздух - Имя объекта свойств среды контура охлаждения

end = 3 с — Время интегрирования

Схема тестирования:*

На основной и охлаждающий контуры подаются давления, изменяющиеся по трапецеидальному закону (перепад от 0 до 20000 Па). Возникающее течение газа приводит к теплообмену между контурами. Датчики (DISP) регистрируют массовые расходы (MassFlow) и температуры на входах и выходах (Temp).

Результат:

На графике MassFlow показаны массовые расходы PT01HE.Qm (основной контур) и PT01HE.Qm1 (контур охлаждения). Под действием перепада давления расходы возрастают и выходят на установившиеся значения (около 0.007 кг/с и 0.0064 кг/с соответственно).

На графике Temp показано изменение температур: - PT01HE.a_in — температура на входе горячего потока (постоянная, 400 K); - PT01HE.c_in — температура на входе холодного потока (постоянная, 300 K); - PT01HE.b_out — температура на выходе горячего потока, снижается с 400 K до установившегося значения 360.937 K; - PT01HE.d_out — температура на выходе холодного потока, возрастает с 300 K до установившегося значения 335.687 K.

Такое поведение соответствует процессу теплообмена: горячий газ отдает тепло холодному. Модуль работает корректно, обеспечивая баланс тепловых потоков и стабильный выход на установившийся режим.

Рисунок 1 - Схема теста

Глава 3. Графики результатов теста

Рисунок 2 - PT01HE.MassFlow

Рисунок 3 - PT01HE.Temp