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updated heat exchanger model

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Line 
1#*--------------------------------------------------------------------*
2*                       Heat Exchangers Abstract Models
3*--------------------------------------------------------------------
4*       - Inlet_Main_Stream     : Inlet Streams
5*--------------------------------------------------------------------
6*                                       - Hot   : Inlet Hot Stream
7*                                       - Cold  : Inlet Cold Stream
8*--------------------------------------------------------------------
9*       - Outlet_Main_Stream    : Outlet Streams
10*--------------------------------------------------------------------
11*                                       - Hot   : Outlet Hot Stream
12*                                       - Cold  : Outlet Cold Stream
13*--------------------------------------------------------------------
14*       - Main_Properties               : Physical Properties for Hot and Cold Side
15*--------------------------------------------------------------------
16*               Physical_Properties
17*                       Properties_In_Out       :       Inlet/Outlet Physical Properties
18*                       Properties_Average      :       Average Physical Properties
19*                       Properties_Wall         :       Physical Properties at Wall Temperature
20*--------------------------------------------------------------------
21*       - Tube_Side_Main        : Tube Side Main Variables
22*----------------------------------------------------------------------
23*                       Tube_Pdrop                      : Tube Side Pressure Drop
24*                       Tube_Heat_Transfer      : Tube Side Heat Transfer
25*----------------------------------------------------------------------
26*       - Shell_Side_Main       : Shell Side Main Variables
27*----------------------------------------------------------------------
28*                       Shell_Pdrop                     : Shell Side Pressure Drop
29*                       Shell_Heat_Transfer     : Shell Side Heat Transfer
30*----------------------------------------------------------------------
31*       - Baffles_Main  : Baffles Spacing
32*----------------------------------------------------------------------
33*       - Main_Resistances      : Thermal Resistances
34*----------------------------------------------------------------------
35*       - Details_Main  : Heat Exchanger Thermal Details
36*----------------------------------------------------------------------
37*       - Main_Pdrop : Heat Exchanger Pressure Drop (Simplified)
38*               Basic_Pdrop     : Hot and Cold Side Pressure Drop
39*----------------------------------------------------------------------
40* Author: Gerson Balbueno Bicca
41* $Id: HEX_Engine.mso 45 2006-11-07 16:11:10Z bicca $
42*--------------------------------------------------------------------*#
43
44using "streams";
45
46Model Inlet_Main_Stream
47#=====================================================================
48#       Inlet Streams
49#===================================================================== 
50VARIABLES
51Hot     as stream; # Inlet Hot Stream
52Cold    as stream; # Inlet Cold Stream
53end
54
55Model Outlet_Main_Stream
56#=====================================================================
57#       Outlet Streams
58#===================================================================== 
59VARIABLES
60Hot     as stream_therm;  # Outlet Hot Stream
61Cold    as stream_therm;  # Outlet Cold Stream
62end
63
64#=====================================================================
65# Heat Exchangers Physical Properties
66#=====================================================================
67 
68Model Properties_Average
69#=====================================================================
70#       Average Physical Properties
71#===================================================================== 
72VARIABLES
73Mw              as molweight            (Brief="Average Mol Weight",Default=75, Lower=1, Upper=1e8);
74T               as temperature          (Brief="Average  Temperature",Lower=50);
75P               as pressure                     (Brief="Average  Pressure",Default=1, Lower=1e-10, Upper=30);
76rho             as dens_mass            (Brief="Stream Density" ,Default=1000, Lower=1e-3, Upper=5e5);
77Mu              as viscosity            (Brief="Stream Viscosity",Lower=0.0001);
78Cp              as cp_mol                       (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
79K               as conductivity         (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
80end
81
82Model Properties_In_Out
83#=====================================================================
84#       Inlet/Outlet Physical Properties
85#===================================================================== 
86VARIABLES
87Fw              as flow_mass    (Brief="Stream Mass Flow");
88rho             as dens_mass    (Brief="Stream Density" ,Default=1000, Lower=1e-3, Upper=5e5);
89Mu              as viscosity    (Brief="Stream Viscosity",Default=1, Lower=1e-5, Upper=1e5);
90Cp              as cp_mol               (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
91K               as conductivity (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
92end
93
94Model Properties_Wall
95#=====================================================================
96#       Physical Properties at Wall Temperature
97#===================================================================== 
98VARIABLES
99Mu              as viscosity    (Brief="Stream Viscosity",Default=1, Lower=1e-5, Upper=1e5);
100Cp              as cp_mol               (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
101K               as conductivity (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
102Twall   as temperature  (Brief="Wall Temperature",Lower=50);
103end
104
105Model Physical_Properties
106#=====================================================================
107#       Physical Properties
108#===================================================================== 
109VARIABLES
110Inlet           as Properties_In_Out;           # Properties at Inlet Stream
111Average         as Properties_Average;      # Properties at Average Temperature
112Outlet          as Properties_In_Out;           # Properties at Outlet Stream
113Wall            as Properties_Wall;                     # Properties at Wall Temperature
114end
115
116Model Main_Properties
117#=====================================================================
118#       Physical Properties for Hot and Cold Side
119#===================================================================== 
120VARIABLES
121Hot  as Physical_Properties; # Hot Stream
122Cold as Physical_Properties; # Cold Stream
123end
124
125Model Tube_Pdrop
126#=====================================================================
127#       Tube Side Pressure Drop block
128#===================================================================== 
129VARIABLES
130
131PdTube                  as press_delta  (Brief="Tube Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
132Pdtotal                 as press_delta  (Brief="Total Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
133Pdnozzle_in     as press_delta  (Brief="Inlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
134Pdnozzle_out    as press_delta  (Brief="Outlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
135Vnozzle_in      as velocity             (Brief="Inlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
136Vnozzle_out     as velocity             (Brief="Outlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
137
138EQUATIONS
139"Total Pressure Drop"
140        Pdtotal = PdTube + Pdnozzle_in + Pdnozzle_out;
141
142end
143
144Model Tube_Heat_Transfer
145#=====================================================================
146#       Tube Side Heat Transfer Block
147#===================================================================== 
148VARIABLES
149Re        as positive             (Brief="Tube Side Reynolds Number",Default=1000,Lower=1);
150htube as heat_trans_coeff (Brief="Tube Side Film Coefficient",Default=1,Lower=1e-12, Upper=1e6);
151PR        as positive             (Brief="Tube Side Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
152PRw   as positive                 (Brief="Tube Side Prandtl Number at Wall Temperature",Default=0.5,Lower=1e-8);
153Phi   as positive                 (Brief="Phi Correction",Default=1,Lower=1e-3);
154Vtube as velocity                 (Brief="Tube Side Velocity",Lower=1e-8);
155end
156
157Model Shell_Pdrop
158#=====================================================================
159#       Shell Side Pressure Drop block
160#===================================================================== 
161VARIABLES
162PdCross                 as press_delta  (Brief="Cross Flow Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
163PdEndZones      as press_delta  (Brief="End Zones Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
164Pdwindow                as press_delta  (Brief="Window Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
165Pdtotal                 as press_delta  (Brief="Total Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
166Pdnozzle_in     as press_delta  (Brief="Inlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
167Pdnozzle_out    as press_delta  (Brief="Outlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
168Vnozzle_in      as velocity             (Brief="Inlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
169Vnozzle_out     as velocity             (Brief="Outlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
170RVsquare_in     as flux_mass    (Brief="Inlet Nozzle rho-V^2");
171RVsquare_out    as flux_mass    (Brief="Outlet Nozzle rho-V^2");
172
173EQUATIONS
174
175"Shell Side Total Pressure Drop"
176        Pdtotal = PdCross + PdEndZones + Pdnozzle_in + Pdnozzle_out + Pdwindow;
177
178end
179
180Model Shell_Heat_Transfer
181#=====================================================================
182# Shell Side Heat Transfer Block       
183#===================================================================== 
184VARIABLES
185Re                      as positive                     (Brief="Shell Side Reynolds Number",Default=100,Lower=1);
186PR                      as positive                     (Brief="Shell Side Prandtl Number",Default=0.7,Lower=1e-6);
187PRw             as positive                     (Brief="Shell Side Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
188hshell          as heat_trans_coeff     (Brief="Shell Side Film Coefficient",Default=1,Lower=1e-12, Upper=1e6);
189Phi             as positive                     (Brief="Phi Correction",Default=1,Lower=1e-3);
190Ji                      as constant                     (Brief="Shell Side Ji Factor",Default=0.05);
191Jr                      as positive                     (Brief="Shell Side Jr Factor",Lower=10e-6);
192Jl                      as positive                     (Brief="Shell Side Jl Factor",Lower=10e-6);
193Jb                      as positive                     (Brief="Shell Side Jb Factor",Lower=10e-6);
194Jc                      as positive                     (Brief="Shell Side Jc Factor",Lower=10e-6);
195Js                      as positive                     (Brief="Shell Side Js Factor",Lower=10e-6);
196Jtotal          as positive                     (Brief="Shell Side Jtotal Factor",Lower=10e-6);
197Sm                      as area                         (Brief="Shell Side Cross Flow Area",Default=0.05,Lower=10e-6);
198
199end
200
201Model Baffles_Main
202#=====================================================================
203#       Baffles Spacing
204#=====================================================================
205VARIABLES
206Ls                      as length               (Brief="Central Baffle Spacing",Lower=1e-8);
207Lsi             as length               (Brief="Inlet Baffle Spacing",Lower=1e-8);
208Lso             as length               (Brief="Outlet Baffle Spacing",Lower=1e-8);
209
210end
211
212Model Main_Resistances
213#=====================================================================
214#       Resistances
215#===================================================================== 
216VARIABLES
217
218Rtube   as positive     (Brief="Tube Resistance",Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
219Rwall   as positive     (Brief="Wall Resistance",Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
220Rshell  as positive     (Brief="Shell Resistance",Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
221
222end
223
224Model Details_Main
225#=====================================================================
226#       Heat Exchanger Thermal Details
227#===================================================================== 
228VARIABLES
229A               as area                         (Brief="Exchange Surface Area");
230Q               as power                        (Brief="Heat Transfer", Default=7000, Lower=1e-6, Upper=1e10);
231U               as heat_trans_coeff (Brief="Overall Heat Transfer Coefficient",Default=1,Lower=1e-6,Upper=1e10);
232Ch      as positive                     (Brief="Hot Stream Heat Capacity",Lower=1e-3,Default=1e3,Unit="W/K");
233Cc      as positive                     (Brief="Cold Stream Heat Capacity",Lower=1e-3,Default=1e3,Unit="W/K");
234Cr      as positive             (Brief="Heat Capacity Ratio",Default=0.5,Lower=1e-6);
235Cmin    as positive             (Brief="Minimum Heat Capacity",Lower=1e-10,Default=1e3,Unit="W/K");
236Cmax    as positive             (Brief="Maximum Heat Capacity",Lower=1e-10,Default=1e3,Unit="W/K");
237NTU             as positive                     (Brief="Number of Units Transference",Default=0.05,Lower=1e-10);
238
239EQUATIONS
240"Number of Units Transference"
241        NTU*Cmin = U*A;
242end
243
244Model Tube_Side_Main
245#=====================================================================
246#       Tube Side Main Variables
247#===================================================================== 
248VARIABLES
249PressureDrop    as Tube_Pdrop;                  #Tube Side Pressure Drop
250HeatTransfer    as Tube_Heat_Transfer;  #Tube Side Heat Transfer
251end
252
253Model Shell_Side_Main
254#=====================================================================
255#       Shell Side Main Variables
256#===================================================================== 
257VARIABLES
258PressureDrop    as Shell_Pdrop;                 # Shell Side Pressure Drop
259HeatTransfer    as Shell_Heat_Transfer; # Shell Side Heat Transfer
260end
261
262Model Basic_Pdrop
263#=====================================================================
264#       Pressure Drop
265#===================================================================== 
266VARIABLES
267Pdrop   as press_delta  (Brief="Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
268FPdrop  as Real                 (Brief="Pressure Drop : Fraction of Inlet",Lower=0,Upper=0.8);
269end
270
271Model Main_Pdrop
272#=====================================================================
273#       Pressure Drop block
274#===================================================================== 
275VARIABLES
276Hot     as Basic_Pdrop;# Hot Stream
277Cold    as Basic_Pdrop;# Cold Stream
278end     
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.