用python编写一个含两侧流体的套管式换热器有限体积模型
时间: 2023-08-28 09:06:40 浏览: 66
好的,以下是一个简单的含两侧流体的套管式换热器有限体积模型的Python代码示例:
```python
import numpy as np
# 设置模型参数
L = 1.0 # 换热器长度(m)
D = 0.05 # 内管直径(m)
di = 0.06 # 外管直径(m)
rho1 = 1000 # 内流体密度(kg/m^3)
rho2 = 800 # 外流体密度(kg/m^3)
cp1 = 4182 # 内流体比热容(J/(kg*K))
cp2 = 2000 # 外流体比热容(J/(kg*K))
k1 = 0.6 # 内流体导热系数(W/(m*K))
k2 = 0.15 # 外流体导热系数(W/(m*K))
U = 200 # 总传热系数(W/(m^2*K))
T1in = 80 # 内流体入口温度(℃)
T2in = 20 # 外流体入口温度(℃)
# 设置网格参数
Nx = 10 # 内网格数
Ny = 10 # 外网格数
dx = D/Nx # 内网格尺寸
dy = di/Ny # 外网格尺寸
# 初始化变量
T1 = np.ones((Nx+1,1))*T1in # 内流体温度
T2 = np.ones((Ny+1,1))*T2in # 外流体温度
T1[0] = T1in + U*(T2in-T1in)/(rho1*cp1*D) # 内管表面温度
T2[0] = T2in + U*(T1in-T2in)/(rho2*cp2*di) # 外管表面温度
# 开始迭代
maxIter = 10000 # 最大迭代次数
tol = 1e-6 # 收敛精度
for i in range(maxIter):
T1_old = T1.copy()
T2_old = T2.copy()
for j in range(1,Nx):
T1[j] = (k1/dx**2*(T1_old[j-1]-2*T1_old[j]+T1_old[j+1])
+ U/D/cp1*(T2_old[0]-T1_old[j]) + rho1*cp1*dy/dx**2*(T1_old[j-1]-T1_old[j])) / (k1/dx**2 + rho1*cp1*dy/dx**2 + U/D/cp1)
for j in range(1,Ny):
T2[j] = (k2/dy**2*(T2_old[j-1]-2*T2_old[j]+T2_old[j+1])
+ U/di/cp2*(T1_old[-1]-T2_old[j]) + rho2*cp2*dx/dy**2*(T2_old[j-1]-T2_old[j])) / (k2/dy**2 + rho2*cp2*dx/dy**2 + U/di/cp2)
if np.max(np.abs(T1-T1_old))<tol and np.max(np.abs(T2-T2_old))<tol:
break
# 输出结果
print('内流体出口温度:{:.2f} ℃'.format(T1[-1][0]))
print('外流体出口温度:{:.2f} ℃'.format(T2[-1][0]))
```
以上代码使用有限体积法,通过迭代求解离散化后的控制方程,得到内外流体在套管式换热器内的温度分布,从而计算内外流体的出口温度。注意,这只是一个简单的模型,实际的换热器模型需要根据具体情况进行调整和优化。