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Fragen zum Wärmeübertrager

 

Der_Simulant
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     Beitrag Verfasst am: 12.06.2022, 18:22     Titel: Fragen zum Wärmeübertrager
  Antworten mit Zitat      
Hallo und einen schönen Sonntag zusammen,

ich habe ein paar Fragen zum Wärmeübertrager (nicht VDI) im Carnot-Blockset (hierfür hab ich mal die Bilder der Maske angefügt).

Und zwar möchte ich einen Abgas-WÜ simulieren. Dafür hab ich die Daten des Abgases (T,p,mdot) und die Daten vom Kühlwasser (T,p,mdot). Ich bin mir nun aber unsicher, was die Einzelnen Werte in der Maske zu bedeuten haben.

So viel weiß ich schon:

1. "type of flow" ist klar.
2. "constant heat transfer" sollte die Fläche * dem Wärmedurchgangkoeffizient sein.
(Da ich die Temperatur des Abgases nach dem WÜ weiß,passe ich aktuell diesen Wert so an, dass ich ca. hinkomme.)
3. "mdot_nom_pri" + "..._sec" wird für die Berechnung des Druckverlusts benötigt (berücksichtige ich nicht)
4. "heat losses to ambient" ist mir auch klar und ist bei mir "0"
5. "capacity" ist die Spezifische Wärmekapazität * der Masse ?
Ich weiß gerade nicht mehr wo ich es her habe, aber das hatte ich aufgeschrieben. Wobei ich mich hier Frage, ob das richtig ist. Voreingestellt ist nämlich 2 * 4182, was 2 mal der Wärmekapazität von Wasser entspricht.
Wenn das stimmt und ich mit Abgas (primär) und Wasser (sekundär) arbeite, dann müsse ich es so schreiben: [cp_Luft cp_Wasser]?

Auf der Seite "Hydraulics" sind Werte angegeben, die für die Rechnung der Druckverluste dienen (für mich uninteressant).

Auf der Seite "Calculation" wird "initial temp." angegeben - also die Ausgangstemperatur.
Hierzu habe ich auch eine Frage: Aktuell ist es so, dass die Primärseite (Abgase) mit 325°C eingehen und mit 120°C ausgehen (ua0= 1377 W/K). Mein Temp.Verlauf startet also nun bei 20°C und pendelt sich bei 120°C ein. Gleiches auf der sekundär-Seite.
Wie bekomme ich es hin, dass die Temp.verläufe bei Ihren Eingangstemperaturen starten?

Vielen Dank schon mal für die Antworten. Ich hoffe meine Annahmen waren teilweise richtig und ich nerve euch hier nicht mit solchen Noob-Fragen.

Danke und VG
Der_Simulant

PS: Zum "Abgas" hätte ich auch nocht eine Frage: die vielleicht später.

2022-06-12 17_47_08-test_2 _ - Simulink academic use.png
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2022-06-12 17_46_51-test_2 _ - Simulink academic use.png
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askep
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     Beitrag Verfasst am: 13.06.2022, 11:16     Titel:
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Zu 2. u 3. :
Der Wärmeübergang wird gemäß help file folgendermaßen berechnet.

Code:
ua = ua0 * ( (mdothot/mdot_nomhot)^ua_exphot * + (mdotcold/mdot_nomcold)^ua_expcold )


d.h. der massenstrom ist nicht nur für den Druckverlust relevant.

zu 5.:
capacity kann man als gesamte Wärmekapazität des Übertragers auffassen.
Aktuell wird der Wert intern halbiert. Die Dynamik beider Austrittstemperaturen wird mittels first order time delay berechnet.

Code:
(0.5*cap)*dT/dt = (Tin - T) - UAloss * (Tamb - T)


Um primär- und sekundärseitig andere Wärmekapazitäten zu verwenden müsste man die s-function umschreiben, und den zusätzlichen Eingagnsparameter vorsehen. Das wäre relativ schnell zu erledigen, wenn man mit cmex-sfunctions einigermaßen vertraut ist.
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Der_Simulant
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     Beitrag Verfasst am: 13.06.2022, 17:10     Titel:
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Danke für deine Antwort.

Zu 2 und 3: weiß du, woher diese Formel stammt?

Allgemein frage ich mich oft, wo ich die Herleitung einiger Formeln finde. Ist das irgendwo beschrieben und ich habe es noch nicht gefunden oder gibt es dass nicht?

Zu 5: ich habe keine Erfahrung mit cmex-sfunctions und würde es so lassen (hauptsache ich weiß, was da wie gerechnet wird). Kann ich es dann so machen, dass ich die Summe beider spezifischen Wärmekapazitäten nehme, wenn es noch halbiert wird? Dann habe ich die mittlere spez. Wärmekapazität. Wiederum ist hier aber nicht die spezifische gefragt (siehe Einheit [J/K])...

Danke
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Der_Simulant
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     Beitrag Verfasst am: 13.06.2022, 19:34     Titel:
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@askep,

hast du noch einen Tip wie ich es hinbekomme, dass meine Temperaturverläufe nicht bei den Umgebungsbedingungen des WÜ starten sondern bei den eigentlichen Temperaturen (wie in meinem ersten Post beschrieben).
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askep
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     Beitrag Verfasst am: 14.06.2022, 10:08     Titel:
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Die Ausgänge können bei den dynamischen Modellen ohnehin nicht festgelegt werden. Das sind keine freien Parameter.

Man könnte Startwerte für die Zustände definieren, aber dazu müsste man wieder die cmex-sfunction umschreiben, und Maskeneinträge dafür erstellen.

Man könnte mit der "initial temperature" arbeiten, aber das funktioniert eben auch dann nur jeweils für eine Seite.

Die einzige einfache Möglichkeit ist das System vorzukonditionieren. D.h. vor der eigentlichen Simulation am Eingang die gewünschten Inputs anlegen (lange genug für stationäte Werte), und dann erst mit der eigentlichen Simulation zu beginnen.
Den ersten Teil kann man dann bei der Auswertung abschneiden wenn das denn überhaupt relevant ist.
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Der_Simulant
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     Beitrag Verfasst am: 16.06.2022, 15:25     Titel:
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Das ergibt Sinn.
Ich muss mal sehn, was mein Prof. dazu sagt. Ansonsten den vorderen Teil abschneiden.

Danke
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