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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Cooling Circuit Simulation I: Modeling

verfasst von : Tanja Clees, Nils Hornung, Éric Lluch Alvarez, Igor Nikitin, Lialia Nikitina, Inna Torgovitskaia

Erschienen in: Scientific Computing and Algorithms in Industrial Simulations

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

Cooling as well as heating circuits can be modeled as a network of elements that obey mass, momentum, and energy balance laws. Typical elements in such circuits are pipes, regulated pumps, regulated (multi-way) valves, and energy exchangers. For these elements, we give an overview of the modeling process including the basics of the continuum mechanics of fluids, together with simplifying assumptions that are practically acceptable. Moreover, we consider the modeling of network domains and the numerical treatment of the problem. The overview is designed for a reader interested in the implementation of the presented methods. We also address deep coupling of the simulation with optimization algorithms. For this purpose, we show how a model needs to be set up in order for Newton-type solvers and interior point methods to be applicable to it. The introduction of the model is complemented in (T. Clees et al., Scientific Computing and Algorithms in Industrial Simulations. Springer, Cham, 2017) by a very detailed case study conducted on a real system, being part of a supercomputing center.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat D. Brkić, Review of explicit approximations to the Colebrook relation for flow friction. J. Pet. Sci. Eng. 77 34–48, (2011)CrossRef D. Brkić, Review of explicit approximations to the Colebrook relation for flow friction. J. Pet. Sci. Eng. 77 34–48, (2011)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat T. Clees, N. Hornung, D. Labrenz, et al., Cooling circuit simulation II: A numerical example, in Scientific Computing and Algorithms in Industrial Simulations, ed. by M. Griebel, A. Schüller, M.A. Schweitzer (Springer, Cham, 2017). doi:10.1007/978-3-319-62458-7 T. Clees, N. Hornung, D. Labrenz, et al., Cooling circuit simulation II: A numerical example, in Scientific Computing and Algorithms in Industrial Simulations, ed. by M. Griebel, A. Schüller, M.A. Schweitzer (Springer, Cham, 2017). doi:10.1007/978-3-319-62458-7
4.
Zurück zum Zitat A.P. Colburn, Mean temperature difference and heat transfer coefficient in liquid heat exchangers. Ind. Eng. Chem. 25, 873–877 (1933)CrossRef A.P. Colburn, Mean temperature difference and heat transfer coefficient in liquid heat exchangers. Ind. Eng. Chem. 25, 873–877 (1933)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat C.F. Colebrook, Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition region between the smooth and rough pipe laws. J. Inst. Civ. Eng. 11, 133–156 (1939)CrossRef C.F. Colebrook, Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition region between the smooth and rough pipe laws. J. Inst. Civ. Eng. 11, 133–156 (1939)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat M.E. Gurtin, An Introduction to Continuum Mechanics. Mathematics in Science and Engineering, vol. 158 (Elsevier, Amsterdam, 1981) M.E. Gurtin, An Introduction to Continuum Mechanics. Mathematics in Science and Engineering, vol. 158 (Elsevier, Amsterdam, 1981)
8.
Zurück zum Zitat F.H. Harlow, J.E. Welsh, Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flow of fluid with free surface. Phys. Fluids 8, 2182–2189 (1965)CrossRefMathSciNetMATH F.H. Harlow, J.E. Welsh, Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flow of fluid with free surface. Phys. Fluids 8, 2182–2189 (1965)CrossRefMathSciNetMATH
9.
Zurück zum Zitat KSB Aktiengesellschaft, Auslegung von Kreiselpumpen, 5th edn. (KSB Aktiengesellschaft, Frankenthal, 2005) KSB Aktiengesellschaft, Auslegung von Kreiselpumpen, 5th edn. (KSB Aktiengesellschaft, Frankenthal, 2005)
10.
Zurück zum Zitat J. Mischner, Zur Ermittlung der Rohrreibungszahl, in gas2energy.net: Systemplanerische Grundlagen der Gasversorgung (Oldenbourg Industrieverlag, München, 2011), pp. 402–420 J. Mischner, Zur Ermittlung der Rohrreibungszahl, in gas2energy.net: Systemplanerische Grundlagen der Gasversorgung (Oldenbourg Industrieverlag, München, 2011), pp. 402–420
11.
Zurück zum Zitat B.-U. Rogalla, A. Wolters, Slow transients in closed conduit flow–Part I numerical methods, in Computer Modeling of Free-Surface and Pressurized Flows, ed. by M.H. Chaudhry, L.W. Mays, NATO ASI Series, vol. 274 (Springer, Dordrecht, 1994), pp. 613–642 B.-U. Rogalla, A. Wolters, Slow transients in closed conduit flow–Part I numerical methods, in Computer Modeling of Free-Surface and Pressurized Flows, ed. by M.H. Chaudhry, L.W. Mays, NATO ASI Series, vol. 274 (Springer, Dordrecht, 1994), pp. 613–642
12.
Zurück zum Zitat M. Schmidt, M.C. Steinbach, B.M. Willert, High detail stationary optimization models for gas networks. Optim. Eng. 16, 131–164 (2015)CrossRefMathSciNetMATH M. Schmidt, M.C. Steinbach, B.M. Willert, High detail stationary optimization models for gas networks. Optim. Eng. 16, 131–164 (2015)CrossRefMathSciNetMATH
13.
Zurück zum Zitat V.D. Stevanovic, B. Zivkovic, S. Prica, et al., Prediction of thermal transients in district heating systems. Energy Convers. Manag. 50, 2167–2173 (2009)CrossRef V.D. Stevanovic, B. Zivkovic, S. Prica, et al., Prediction of thermal transients in district heating systems. Energy Convers. Manag. 50, 2167–2173 (2009)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat VDI, Strömungstechnische Kenngrößen von Stellventilen und deren Bestimmung, VDI/VDE 2173 (Verein deutscher Ingenieure, Verband deutscher Elektrotechniker, Berlin, 1962) VDI, Strömungstechnische Kenngrößen von Stellventilen und deren Bestimmung, VDI/VDE 2173 (Verein deutscher Ingenieure, Verband deutscher Elektrotechniker, Berlin, 1962)
Metadaten
Titel
Cooling Circuit Simulation I: Modeling
verfasst von
Tanja Clees
Nils Hornung
Éric Lluch Alvarez
Igor Nikitin
Lialia Nikitina
Inna Torgovitskaia
Copyright-Jahr
2017
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-62458-7_4