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  • mso/eml/heat_exchangers/HEX_Engine.mso

    r45 r1  
    11#*--------------------------------------------------------------------*
    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
     2*
    393*----------------------------------------------------------------------
    404* Author: Gerson Balbueno Bicca
     
    426*--------------------------------------------------------------------*#
    437
     8#using "streamspetroil";
    449using "streams";
     10#=====================================================================
     11# Hot and Cold Streams
     12#=====================================================================
    4513
    4614Model Inlet_Main_Stream
     
    4917#===================================================================== 
    5018VARIABLES
    51 Hot     as stream; # Inlet Hot Stream
    52 Cold    as stream; # Inlet Cold Stream
     19Hot     as stream;# Inlet Hot Stream
     20Cold    as stream;# Inlet Cold Stream
     21       
    5322end
    5423
     
    5827#===================================================================== 
    5928VARIABLES
    60 Hot     as stream_therm;  # Outlet Hot Stream
    61 Cold    as stream_therm;  # Outlet Cold Stream
     29Hot     as stream_therm;# Outlet Hot Stream
     30Cold    as stream_therm;# Outlet Cold Stream
     31       
    6232end
    6333
     
    7141#===================================================================== 
    7242VARIABLES
    73 Mw              as molweight            (Brief="Average Mol Weight",Default=75, Lower=1, Upper=1e8);
    74 T               as temperature          (Brief="Average  Temperature",Lower=50);
    75 P               as pressure                     (Brief="Average  Pressure",Default=1, Lower=1e-10, Upper=30);
    76 rho             as dens_mass            (Brief="Stream Density" ,Default=1000, Lower=1e-3, Upper=5e5);
    77 Mu              as viscosity            (Brief="Stream Viscosity",Lower=0.0001);
    78 Cp              as cp_mol                       (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
    79 K               as conductivity         (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
     43
     44Mw              as molweight    (Brief="Average Mol Weight",Default=75, Lower=1, Upper=1e8);
     45T               as temperature  (Brief="Average  Temperature",Lower=50);
     46P               as pressure             (Brief="Average  Pressure",Default=1, Lower=1e-10, Upper=30);
     47rho             as dens_mass    (Brief="Stream Density" ,Default=1000, Lower=1e-3, Upper=5e5);
     48Mu              as viscosity    (Brief="Stream Viscosity",Lower=0.0001);
     49Cp              as cp_mol               (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
     50K               as conductivity (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
     51
    8052end
    8153
     
    8557#===================================================================== 
    8658VARIABLES
    87 Fw              as flow_mass    (Brief="Stream Mass Flow");
     59
     60Fw              as flow_mass    (Brief="Inlet Stream Mass Flow");
    8861rho             as dens_mass    (Brief="Stream Density" ,Default=1000, Lower=1e-3, Upper=5e5);
    8962Mu              as viscosity    (Brief="Stream Viscosity",Default=1, Lower=1e-5, Upper=1e5);
    9063Cp              as cp_mol               (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
    9164K               as conductivity (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
     65
    9266end
    9367
     
    9771#===================================================================== 
    9872VARIABLES
     73
    9974Mu              as viscosity    (Brief="Stream Viscosity",Default=1, Lower=1e-5, Upper=1e5);
    10075Cp              as cp_mol               (Brief="Stream Molar Heat Capacity", Upper=10e10);
    10176K               as conductivity (Brief="Stream Thermal Conductivity", Default=1.0, Lower=1e-5, Upper=500);
    102 Twall   as temperature  (Brief="Wall Temperature",Lower=50);
     77Twall   as temperature  (Brief="Tube Wall Temperature",Lower=50);
     78
    10379end
    10480
     
    10884#===================================================================== 
    10985VARIABLES
    110 Inlet           as Properties_In_Out;           # Properties at Inlet Stream
    111 Average         as Properties_Average;      # Properties at Average Temperature
    112 Outlet          as Properties_In_Out;           # Properties at Outlet Stream
    113 Wall            as Properties_Wall;                     # Properties at Wall Temperature
     86
     87Inlet   as Properties_In_Out;   # Properties at Inlet Stream
     88Average as Properties_Average;  # Properties at Average Temperature
     89Outlet  as Properties_In_Out;   # Properties at Outlet Stream
     90Wall    as Properties_Wall;             # Properties at Wall Temperature
     91
    11492end
    11593
     
    11997#===================================================================== 
    12098VARIABLES
    121 Hot  as Physical_Properties; # Hot Stream
    122 Cold as Physical_Properties; # Cold Stream
     99
     100Hot  as Physical_Properties;# Hot Stream
     101Cold as Physical_Properties;# Cold Stream
     102       
    123103end
    124104
    125105Model Tube_Pdrop
    126106#=====================================================================
    127 #       Tube Side Pressure Drop block
    128 #===================================================================== 
    129 VARIABLES
    130 
    131 PdTube                  as press_delta  (Brief="Tube Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
    132 Pdtotal                 as press_delta  (Brief="Total Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
    133 Pdnozzle_in     as press_delta  (Brief="Inlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
    134 Pdnozzle_out    as press_delta  (Brief="Outlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
    135 Vnozzle_in      as velocity             (Brief="Inlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
    136 Vnozzle_out     as velocity             (Brief="Outlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
    137 
    138 EQUATIONS
    139 "Total Pressure Drop"
    140         Pdtotal = PdTube + Pdnozzle_in + Pdnozzle_out;
     107#       Pressure Drop block
     108#===================================================================== 
     109VARIABLES
     110
     111PdTube                  as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     112Pdtotal                 as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     113Pdnozzle_in     as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     114Pdnozzle_out    as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     115Vnozzle_in      as velocity       (Default=1, Upper=1e5, Lower=1e-10);
     116Vnozzle_out     as velocity       (Default=1, Upper=1e5, Lower=1e-10);
     117
     118EQUATIONS
     119
     120Pdtotal = PdTube + Pdnozzle_in + Pdnozzle_out;
     121
     122end
     123
     124Model Tube_Pdrop_Nozzles
     125#=====================================================================
     126#       Pressure Drop block
     127#===================================================================== 
     128VARIABLES
     129
     130Pdnozzle_in     as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     131Pdnozzle_out    as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     132Vnozzle_in      as velocity       (Default=1, Upper=1e5, Lower=1e-10);
     133Vnozzle_out     as velocity       (Default=1, Upper=1e5, Lower=1e-10);
     134
     135end
     136
     137Model Tube_Pdrop_Disc
     138#=====================================================================
     139#       Pressure Drop block
     140#===================================================================== 
     141VARIABLES
     142
     143PdTube                  as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     144Pdtotal                 as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     145
     146EQUATIONS
     147
     148Pdtotal = PdTube;
    141149
    142150end
     
    144152Model Tube_Heat_Transfer
    145153#=====================================================================
    146 #       Tube Side Heat Transfer Block
    147 #===================================================================== 
    148 VARIABLES
    149 Re        as positive             (Brief="Tube Side Reynolds Number",Default=1000,Lower=1);
    150 htube as heat_trans_coeff (Brief="Tube Side Film Coefficient",Default=1,Lower=1e-12, Upper=1e6);
    151 PR        as positive             (Brief="Tube Side Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
    152 PRw   as positive                 (Brief="Tube Side Prandtl Number at Wall Temperature",Default=0.5,Lower=1e-8);
    153 Phi   as positive                 (Brief="Phi Correction",Default=1,Lower=1e-3);
    154 Vtube as velocity                 (Brief="Tube Side Velocity",Lower=1e-8);
     154#       Pressure Drop block
     155#===================================================================== 
     156VARIABLES
     157Re                      as positive                     (Brief="Tube Side Reynolds Number",Default=1000,Lower=1);
     158htube           as heat_trans_coeff     (Brief="Tube Side Film Coefficient",Default=1,Lower=1e-12, Upper=1e6);
     159PR                      as positive                     (Brief="Tube Side Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
     160PRw             as positive                     (Brief="Tube Side Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
     161Phi             as positive                     (Brief="Phi Correction",Default=1,Lower=1e-3);
     162Vtube           as velocity                     (Brief="Tube Side Velocity",Lower=1e-8);
     163
     164
    155165end
    156166
    157167Model Shell_Pdrop
    158168#=====================================================================
    159 #       Shell Side Pressure Drop block
    160 #===================================================================== 
    161 VARIABLES
    162 PdCross                 as press_delta  (Brief="Cross Flow Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
    163 PdEndZones      as press_delta  (Brief="End Zones Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
    164 Pdwindow                as press_delta  (Brief="Window Pressure Drop",Default=0.01, Lower=1e-10);
    165 Pdtotal                 as press_delta  (Brief="Total Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
    166 Pdnozzle_in     as press_delta  (Brief="Inlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
    167 Pdnozzle_out    as press_delta  (Brief="Outlet Nozzle Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
    168 Vnozzle_in      as velocity             (Brief="Inlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
    169 Vnozzle_out     as velocity             (Brief="Outlet Nozzle Velocity",Default=1, Upper=1e5, Lower=0);
    170 RVsquare_in     as flux_mass    (Brief="Inlet Nozzle rho-V^2");
    171 RVsquare_out    as flux_mass    (Brief="Outlet Nozzle rho-V^2");
    172 
    173 EQUATIONS
    174 
    175 "Shell Side Total Pressure Drop"
    176         Pdtotal = PdCross + PdEndZones + Pdnozzle_in + Pdnozzle_out + Pdwindow;
     169#       Pressure Drop block
     170#===================================================================== 
     171VARIABLES
     172
     173PdCross                 as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     174PdEndZones      as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     175Pdwindow                as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     176Pdtotal                 as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     177Pdnozzle_in     as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     178Pdnozzle_out    as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     179Vnozzle_in      as velocity(Default=1, Upper=1e5, Lower=1e-10);
     180Vnozzle_out     as velocity(Default=1, Upper=1e5, Lower=1e-10);
     181
     182EQUATIONS
     183
     184Pdtotal = PdCross + PdEndZones + Pdnozzle_in + Pdnozzle_out + Pdwindow;
     185
     186end
     187
     188Model Shell_Pdrop_Nozzles
     189#=====================================================================
     190#       Pressure Drop block
     191#===================================================================== 
     192VARIABLES
     193
     194Pdnozzle_in     as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     195Pdnozzle_out    as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     196Vnozzle_in      as velocity(Default=1, Upper=1e5, Lower=1e-10);
     197Vnozzle_out     as velocity(Default=1, Upper=1e5, Lower=1e-10);
     198
     199end
     200
     201Model Shell_Pdrop_Disc
     202#=====================================================================
     203#       Pressure Drop block
     204#===================================================================== 
     205VARIABLES
     206
     207PdCross                 as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     208PdEndZones      as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     209Pdwindow                as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     210Pdtotal                 as press_delta(Default=0.01, Lower=1e-10);
     211
     212EQUATIONS
     213
     214Pdtotal = PdCross + PdEndZones + Pdwindow;
    177215
    178216end
     
    180218Model Shell_Heat_Transfer
    181219#=====================================================================
    182 # Shell Side Heat Transfer Block       
     220#      
    183221#===================================================================== 
    184222VARIABLES
    185223Re                      as positive                     (Brief="Shell Side Reynolds Number",Default=100,Lower=1);
    186224PR                      as positive                     (Brief="Shell Side Prandtl Number",Default=0.7,Lower=1e-6);
    187 PRw             as positive                     (Brief="Shell Side Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
     225PRw                     as positive                     (Brief="Shell Side Prandtl Number",Default=0.5,Lower=1e-8);
    188226hshell          as heat_trans_coeff     (Brief="Shell Side Film Coefficient",Default=1,Lower=1e-12, Upper=1e6);
    189227Phi             as positive                     (Brief="Phi Correction",Default=1,Lower=1e-3);
     
    199237end
    200238
     239Model Tube_Side_Main
     240#=====================================================================
     241#       Tube Side Main Variables
     242#===================================================================== 
     243VARIABLES
     244PressureDrop    as Tube_Pdrop;
     245HeatTransfer    as Tube_Heat_Transfer;
     246end
     247
     248Model Tube_Side_Main_Disc
     249#=====================================================================
     250#       Tube Side Main Variables
     251#===================================================================== 
     252VARIABLES
     253PressureDrop    as Tube_Pdrop_Disc;
     254HeatTransfer    as Tube_Heat_Transfer;
     255end
     256
     257Model Shell_Side_Main
     258#=====================================================================
     259#       Shell Side Main Variables
     260#===================================================================== 
     261VARIABLES
     262PressureDrop    as Shell_Pdrop;
     263HeatTransfer    as Shell_Heat_Transfer;
     264end
     265
     266Model Shell_Side_Main_Disc
     267#=====================================================================
     268#       Shell Side Main Variables
     269#===================================================================== 
     270VARIABLES
     271PressureDrop    as Shell_Pdrop_Disc;
     272HeatTransfer    as Shell_Heat_Transfer;
     273end
     274
     275Model Pdrop_Nozzles_Main
     276#=====================================================================
     277#       Tube Side Main Variables
     278#===================================================================== 
     279VARIABLES
     280
     281Tubes   as Tube_Pdrop_Nozzles;
     282Shell   as Shell_Pdrop_Nozzles;
     283
     284end
     285
    201286Model Baffles_Main
    202287#=====================================================================
    203 #       Baffles Spacing
     288#       Baffles Main Variables
    204289#=====================================================================
    205290VARIABLES
     
    216301VARIABLES
    217302
    218 Rtube   as positive     (Brief="Tube Resistance",Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
    219 Rwall   as positive     (Brief="Wall Resistance",Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
    220 Rshell  as positive     (Brief="Shell Resistance",Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
     303Rtube                   as positive(Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
     304Rwall                   as positive(Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
     305Rshell                  as positive(Unit="m^2*K/kW",Lower=1e-6);
     306#pctRtube        as percent(Lower=1e-6);
     307#pctRwall        as percent(Lower=1e-6);
     308#pctRshell       as percent(Lower=1e-6);
     309
     310#EQUATIONS
     311
     312#pctRtube       = 100*Rtube/(Rtube+Rwall+Rshell);
     313#pctRwall       = 100*Rwall/(Rtube+Rwall+Rshell);
     314#pctRshell      = 100*Rshell/(Rtube+Rwall+Rshell);
    221315
    222316end
     
    232326Ch      as positive                     (Brief="Hot Stream Heat Capacity",Lower=1e-3,Default=1e3,Unit="W/K");
    233327Cc      as positive                     (Brief="Cold Stream Heat Capacity",Lower=1e-3,Default=1e3,Unit="W/K");
    234 Cr      as positive             (Brief="Heat Capacity Ratio",Default=0.5,Lower=1e-6);
     328Cr      as positive             (Default=0.5,Lower=1e-6);
    235329Cmin    as positive             (Brief="Minimum Heat Capacity",Lower=1e-10,Default=1e3,Unit="W/K");
    236330Cmax    as positive             (Brief="Maximum Heat Capacity",Lower=1e-10,Default=1e3,Unit="W/K");
    237 NTU             as positive                     (Brief="Number of Units Transference",Default=0.05,Lower=1e-10);
    238 
    239 EQUATIONS
     331NTU             as positive                     (Brief="Number of Units Transference",Default=0.05,Lower=1e-10);
     332
     333
     334EQUATIONS
     335
    240336"Number of Units Transference"
    241337        NTU*Cmin = U*A;
    242 end
    243 
    244 Model Tube_Side_Main
    245 #=====================================================================
    246 #       Tube Side Main Variables
    247 #===================================================================== 
    248 VARIABLES
    249 PressureDrop    as Tube_Pdrop;                  #Tube Side Pressure Drop
    250 HeatTransfer    as Tube_Heat_Transfer;  #Tube Side Heat Transfer
    251 end
    252 
    253 Model Shell_Side_Main
    254 #=====================================================================
    255 #       Shell Side Main Variables
    256 #===================================================================== 
    257 VARIABLES
    258 PressureDrop    as Shell_Pdrop;                 # Shell Side Pressure Drop
    259 HeatTransfer    as Shell_Heat_Transfer; # Shell Side Heat Transfer
     338       
    260339end
    261340
     
    265344#===================================================================== 
    266345VARIABLES
    267 Pdrop   as press_delta  (Brief="Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
    268 FPdrop  as Real                 (Brief="Pressure Drop : Fraction of Inlet",Lower=0,Upper=0.8);
     346
     347Pdrop           as press_delta  (Brief="Pressure Drop",Default=0.01, Lower=0);
     348FPdrop          as Real                 (Brief="Pressure Drop : Fraction of Inlet",Lower=0,Upper=0.8);
     349
    269350end
    270351
     
    274355#===================================================================== 
    275356VARIABLES
    276 Hot     as Basic_Pdrop;# Hot Stream
    277 Cold    as Basic_Pdrop;# Cold Stream
     357Hot  as Basic_Pdrop;# Hot Stream
     358Cold as Basic_Pdrop;# Cold Stream
     359
    278360end     
     361
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.