source: mso/eml/heat_exchangers/HEX_Engine.mso @ 68

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added double pipe heat exchanger model and updated eml/heat_exchangers

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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*       - Main_DoublePipe : Double Pipe Heat Exchanger Block
41*               DoublePipe_HeatTransfer
42*               DoublePipe_PressureDrop
43*----------------------------------------------------------------------
44* Author: Gerson Balbueno Bicca
45* $Id: HEX_Engine.mso 68 2006-11-27 20:37:59Z bicca $
46*--------------------------------------------------------------------*#
47
48using "streams";
49
50Model Inlet_Main_Stream
51#=====================================================================
52#       Inlet Streams
53#===================================================================== 
54VARIABLES
55Hot     as stream; # Inlet Hot Stream
56Cold    as stream; # Inlet Cold Stream
57end
58
59Model Outlet_Main_Stream
60#=====================================================================
61#       Outlet Streams
62#===================================================================== 
63VARIABLES
64Hot     as stream_therm;  # Outlet Hot Stream
65Cold    as stream_therm;  # Outlet Cold Stream
66end
67
68#=====================================================================
69# Heat Exchangers Physical Properties
70#=====================================================================
71 
72Model Properties_Average
73#=====================================================================
74#       Average Physical Properties
75#===================================================================== 
76VARIABLES
77Mw              as molweight            (Brief="Average Mol Weight",Default=75, Lower=1, Upper=1e8);
78T               as temperature          (Brief="Average  Temperature",Lower=50);
79P               as pressure                     (Brief="Average  Pressure",Default=1, Lower=1e-10, Upper=30);
80rho             as dens_mass            (Brief="Stream Density" ,Default=1000, Lower=1e-3, Upper=5e5);
81Mu              as viscosity            (Brief="Stream Viscosity",Lower=0.0001);
82Cp              as cp_mol                       (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
83K               as conductivity         (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
84end
85
86Model Properties_In_Out
87#=====================================================================
88#       Inlet/Outlet Physical Properties
89#===================================================================== 
90VARIABLES
91Fw              as flow_mass    (Brief="Stream Mass Flow");
92rho             as dens_mass    (Brief="Stream Density" ,Default=1000, Lower=1e-3, Upper=5e5);
93Mu              as viscosity    (Brief="Stream Viscosity",Default=1, Lower=1e-5, Upper=1e5);
94Cp              as cp_mol               (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
95K               as conductivity (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
96end
97
98Model Properties_Wall
99#=====================================================================
100#       Physical Properties at Wall Temperature
101#===================================================================== 
102VARIABLES
103Mu              as viscosity    (Brief="Stream Viscosity",Default=1, Lower=1e-5, Upper=1e5);
104Cp              as cp_mol               (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
105K               as conductivity (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
106Twall   as temperature  (Brief="Wall Temperature",Lower=50);
107end
108
109Model Physical_Properties
110#=====================================================================
111#       Physical Properties
112#===================================================================== 
113VARIABLES
114Inlet           as Properties_In_Out;           # Properties at Inlet Stream
115Average         as Properties_Average;      # Properties at Average Temperature
116Outlet          as Properties_In_Out;           # Properties at Outlet Stream
117Wall            as Properties_Wall;                     # Properties at Wall Temperature
118end
119
120Model Main_Properties
121#=====================================================================
122#       Physical Properties for Hot and Cold Side
123#===================================================================== 
124VARIABLES
125Hot  as Physical_Properties; # Hot Stream
126Cold as Physical_Properties; # Cold Stream
127end
128
129Model Tube_Pdrop
130#=====================================================================
131#       Tube Side Pressure Drop block
132#===================================================================== 
133VARIABLES
134
135PdTube                  as press_delta  (Brief="Tube Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
136Pdtotal                 as press_delta  (Brief="Total Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
137Pdnozzle_in     as press_delta  (Brief="Inlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
138Pdnozzle_out    as press_delta  (Brief="Outlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
139Vnozzle_in      as velocity             (Brief="Inlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
140Vnozzle_out     as velocity             (Brief="Outlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
141
142EQUATIONS
143"Total Pressure Drop"
144        Pdtotal = PdTube + Pdnozzle_in + Pdnozzle_out;
145
146end
147
148Model Tube_Heat_Transfer
149#=====================================================================
150#       Tube Side Heat Transfer Block
151#===================================================================== 
152VARIABLES
153Re        as positive             (Brief="Tube Side Reynolds Number",Default=1000,Lower=1);
154htube as heat_trans_coeff (Brief="Tube Side Film Coefficient",Default=1,Lower=1e-12, Upper=1e6);
155PR        as positive             (Brief="Tube Side Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
156PRw   as positive                 (Brief="Tube Side Prandtl Number at Wall Temperature",Default=0.5,Lower=1e-8);
157Phi   as positive                 (Brief="Phi Correction",Default=1,Lower=1e-3);
158Vtube as velocity                 (Brief="Tube Side Velocity",Lower=1e-8);
159end
160
161Model Shell_Pdrop
162#=====================================================================
163#       Shell Side Pressure Drop block
164#===================================================================== 
165VARIABLES
166PdCross                 as press_delta  (Brief="Cross Flow Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
167PdEndZones      as press_delta  (Brief="End Zones Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
168Pdwindow                as press_delta  (Brief="Window Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
169Pdtotal                 as press_delta  (Brief="Total Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
170Pdnozzle_in     as press_delta  (Brief="Inlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
171Pdnozzle_out    as press_delta  (Brief="Outlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
172Vnozzle_in      as velocity             (Brief="Inlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
173Vnozzle_out     as velocity             (Brief="Outlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
174RVsquare_in     as flux_mass    (Brief="Inlet Nozzle rho-V^2");
175RVsquare_out    as flux_mass    (Brief="Outlet Nozzle rho-V^2");
176
177EQUATIONS
178
179"Shell Side Total Pressure Drop"
180        Pdtotal = PdCross + PdEndZones + Pdnozzle_in + Pdnozzle_out + Pdwindow;
181
182end
183
184Model Shell_Heat_Transfer
185#=====================================================================
186# Shell Side Heat Transfer Block       
187#===================================================================== 
188VARIABLES
189Re                      as positive                     (Brief="Shell Side Reynolds Number",Default=100,Lower=1);
190PR                      as positive                     (Brief="Shell Side Prandtl Number",Default=0.7,Lower=1e-6);
191PRw             as positive                     (Brief="Shell Side Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
192hshell          as heat_trans_coeff     (Brief="Shell Side Film Coefficient",Default=1,Lower=1e-12, Upper=1e6);
193Phi             as positive                     (Brief="Phi Correction",Default=1,Lower=1e-3);
194Ji                      as constant                     (Brief="Shell Side Ji Factor",Default=0.05);
195Jr                      as positive                     (Brief="Shell Side Jr Factor",Lower=10e-6);
196Jl                      as positive                     (Brief="Shell Side Jl Factor",Lower=10e-6);
197Jb                      as positive                     (Brief="Shell Side Jb Factor",Lower=10e-6);
198Jc                      as positive                     (Brief="Shell Side Jc Factor",Lower=10e-6);
199Js                      as positive                     (Brief="Shell Side Js Factor",Lower=10e-6);
200Jtotal          as positive                     (Brief="Shell Side Jtotal Factor",Lower=10e-6);
201Sm                      as area                         (Brief="Shell Side Cross Flow Area",Default=0.05,Lower=10e-6);
202
203end
204
205Model Baffles_Main
206#=====================================================================
207#       Baffles Spacing
208#=====================================================================
209VARIABLES
210Ls                      as length               (Brief="Central Baffle Spacing",Lower=1e-8);
211Lsi             as length               (Brief="Inlet Baffle Spacing",Lower=1e-8);
212Lso             as length               (Brief="Outlet Baffle Spacing",Lower=1e-8);
213
214end
215
216Model Main_Resistances
217#=====================================================================
218#       Resistances
219#===================================================================== 
220VARIABLES
221
222Rtube   as positive     (Brief="Tube Resistance",Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
223Rwall   as positive     (Brief="Wall Resistance",Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
224Rshell  as positive     (Brief="Shell Resistance",Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
225
226end
227
228Model Details_Main
229#=====================================================================
230#       Heat Exchanger Thermal Details
231#===================================================================== 
232VARIABLES
233A               as area                         (Brief="Exchange Surface Area");
234Q               as power                        (Brief="Heat Transfer", Default=7000, Lower=1e-6, Upper=1e10);
235U               as heat_trans_coeff (Brief="Overall Heat Transfer Coefficient",Default=1,Lower=1e-6,Upper=1e10);
236Ch      as positive                     (Brief="Hot Stream Heat Capacity",Lower=1e-3,Default=1e3,Unit="W/K");
237Cc      as positive                     (Brief="Cold Stream Heat Capacity",Lower=1e-3,Default=1e3,Unit="W/K");
238Cr      as positive             (Brief="Heat Capacity Ratio",Default=0.5,Lower=1e-6);
239Cmin    as positive             (Brief="Minimum Heat Capacity",Lower=1e-10,Default=1e3,Unit="W/K");
240Cmax    as positive             (Brief="Maximum Heat Capacity",Lower=1e-10,Default=1e3,Unit="W/K");
241NTU             as positive                     (Brief="Number of Units Transference",Default=0.05,Lower=1e-10);
242
243EQUATIONS
244"Number of Units Transference"
245        NTU*Cmin = U*A;
246end
247
248Model Tube_Side_Main
249#=====================================================================
250#       Tube Side Main Variables
251#===================================================================== 
252VARIABLES
253PressureDrop    as Tube_Pdrop;                  #Tube Side Pressure Drop
254HeatTransfer    as Tube_Heat_Transfer;  #Tube Side Heat Transfer
255end
256
257Model Shell_Side_Main
258#=====================================================================
259#       Shell Side Main Variables
260#===================================================================== 
261VARIABLES
262PressureDrop    as Shell_Pdrop;                 # Shell Side Pressure Drop
263HeatTransfer    as Shell_Heat_Transfer; # Shell Side Heat Transfer
264end
265
266Model Basic_Pdrop
267#=====================================================================
268#       Pressure Drop
269#===================================================================== 
270VARIABLES
271Pdrop   as press_delta  (Brief="Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
272FPdrop  as Real                 (Brief="Pressure Drop : Fraction of Inlet",Lower=0,Upper=0.8);
273end
274
275Model Main_Pdrop
276#=====================================================================
277#       Pressure Drop block
278#===================================================================== 
279VARIABLES
280Hot     as Basic_Pdrop;# Hot Stream
281Cold    as Basic_Pdrop;# Cold Stream
282end     
283
284Model DoublePipe_HeatTransfer
285#=====================================================================
286#       Heat Transfer
287#===================================================================== 
288PARAMETERS
289As              as area                         (Brief="Cross Sectional Area for Flow",Default=0.05,Lower=1e-8);
290Dh      as length                       (Brief="Hydraulic Diameter of Pipe for Heat Transfer",Lower=1e-8);
291
292VARIABLES
293Re              as positive                     (Brief="Reynolds Number",Default=100,Lower=1);
294hcoeff  as heat_trans_coeff (Brief="Film Coefficient",Default=1,Lower=1e-12, Upper=1e6);
295PR              as positive                     (Brief="Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
296Phi     as positive                     (Brief="Phi Correction",Default=1,Lower=1e-3);
297Vmean   as velocity                     (Brief="Tube Velocity",Lower=1e-8);
298end
299
300Model DoublePipe_PressureDrop
301#=====================================================================
302#       Pressure Drop
303#===================================================================== 
304PARAMETERS
305Dh      as length               (Brief="Hydraulic Diameter of Pipe for Pressure Drop",Lower=1e-6);
306
307VARIABLES
308Pdrop   as press_delta  (Brief="Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
309fi      as fricfactor   (Brief="Friction Factor", Default=0.05, Lower=1e-10, Upper=2000);
310Re              as positive             (Brief="Reynolds Number",Default=100,Lower=1);
311end     
312
313Model Main_DoublePipe
314VARIABLES
315HeatTransfer as DoublePipe_HeatTransfer;
316PressureDrop as DoublePipe_PressureDrop;
317end
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.