Аккумулятор получателя (2P)

Корпус с жидкостью и объемами пара переменной пропорции

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Двухфазная Жидкость / Tanks & Accumulators

Описание

Блок Receiver-Accumulator (2P) моделирует корпус жидкости с двумя зонами, один каждый для фаз пара и жидкости. Зоны отличны, и фазы не смешиваются. Они могут, однако, уменьшиться и вырасти, один за счет другого, адвекцией и фазовым переходом. Зона может уменьшиться на грани исчезновения — пара полностью уступка его объема к жидкости при низких температурах, например — только, чтобы вновь появиться, когда условия инвертируют.

Технически, в целях симуляции, зона никогда полностью исчезает. Объем трассировки всегда остается в нем. Этот (мертвый) объем составляет примерно 1% общего количества в корпусе. На таких крохотных уровнях зона является столь небольшой, что она может считаться полностью исчезавший от корпуса.

Корпуса этого вида типичны для систем ОВКВ — известный, в зависимости от местоположения как получатели или аккумуляторы.

Типичный получатель соединяется между конденсатором и клапаном расширения. Связь с клапаном расширения такова, который только подохладил жидкие потоки к нему. В этом блоке та связь может быть через жидкие порты AL и BL. Пока существует жидкость в корпусе, поток из этих портов будет всегда содержать чистую подохлажденную жидкость.

Аккумулятор, с другой стороны, обычно появляется между испарителем и компрессором. Связь с компрессором такова, который только перегрел потоки пара к нему. В этом блоке та связь может быть через порты AV и BV пара. Пока существует пар в корпусе, поток из этих портов будет всегда содержать чистый перегретый пар.

Жидкость может обмениваться теплом со стенкой резервуара — например, чтобы управлять фазовым переходом. Тепловое граничное условие в стене установлено портом H. Количество тепла стены проигнорировано. Можно, однако, получить его эффекты с помощью блока Thermal Mass.

Об уровне жидкости корпуса сообщают как физический сигнал через порт L. Такая индикация часто служит в системах ОВКВ, чтобы измерить, сколько хладагента остается в системе.

Массовый баланс

Корпус тверд, который должен сказать, что его суммарный объем фиксируется во время симуляции. Когда жидкость и пар внутри могут подвергнуться фазовому переходу, однако, их соответствующие объемы, и поэтому их массы также, будут обычно отличаться в зависимости от времени. Массовое усиление одной зоны из-за фазового перехода является естественно массовой потерей другого. Массовый баланс в жидкой зоне:

dMLdt=m˙L, Вm˙L,+m˙Довод "против"m˙Vap,

где термин слева является уровнем массового накопления в жидкой зоне (преобразуйте в нижний индекс L), и m˙ массовая скорость потока жидкости в или из той зоны. Знак "минус" указывает на отток. Индексы In и Out обозначают общие массовые скорости потока жидкости в и из зоны адвекцией. Индексы Con и Vap обозначают массовые обменные курсы из-за конденсации и испарения в интерфейсе жидкого пара.

Аналогично, массовый баланс для зоны пара:

dMVdt=m˙V, Вm˙V,m˙Довод "против"+m˙Vap,

где нижний V обозначает количество, характерное для зоны пара. Массовые обменные курсы из-за конденсации и испарения следуют из энергетических факторов. Для тех вычислений см. ''Фазовый переход Жидкого Пара''.

Общие массовые скорости потока жидкости

Жидкая фаза может ввести корпус через любой из портов — AL, BL, AV и BV. Так может испариться. Если жидкость в порте находится полностью в жидкой фазе, та жидкость переходит к жидкой зоне. Если это находится полностью в фазе пара, это переходит к зоне пара. Когда двухфазная смесь вводит корпус, затем его массовая часть жидкости переходит к жидкой зоне и остальным к зоне пара.

Обычно — когда жидкость кроме мертвого объема остается в зонах — жидкая фаза может выйти из корпуса через порты AL и BL только; фаза пара может вытечь через порты AV и BV только. Массовая скорость потока жидкости из жидкой зоны (адвекцией через порты):

m˙L,=(m˙AL+m˙BL),

где индексы, AL и BL обозначают то, что обычно является жидкими портами. Массовые скорости потока жидкости через отдельные порты заданы как положительные в корпус и как отрицательные из корпуса. Знак "минус" в выражении отражает то, что общая массовая скорость потока жидкости из жидкой зоны задана как положительная для оттока. Для зоны пара:

m˙V,=(m˙AV+m˙BV),

где индексы, AV и BV обозначают то, что обычно является портами пара. Соглашения знака как описаны для жидкой зоны.

Если зона уменьшается к размеру ее мертвого объема, фаза в той зоне эффективно исчезает. Остающаяся фаза, как затем рассматривается, занимает весь корпус, и это свободно выйти через любой из портов — включая обычно используемых устраненной фазой. Если только жидкость остается в корпусе, общая массовая скорость потока жидкости из жидкой зоны становится:

m˙V,=(m˙AL+m˙BL+m˙AV+m˙BV).

С другой стороны, если только пар остается в корпусе, общая массовая скорость потока жидкости из зоны пара становится:

m˙V,=(m˙AL+m˙BL+m˙AV+m˙BV).

Энергетический баланс

Корпус обычно не изолируется. Жидкость и пар внутри могут обмениваться теплом со стеной и, через него, со средой. Уровень теплообмена зависит от теплового граничного условия, заданного в порте H. (Что уровень принят, чтобы быть тем же самым для жидкости и зон пара одинаково).

Теплообмен, фазовый переход и энергетический поток через порты вместе составляют накопление определенной внутренней энергии в корпусе. В жидкой зоне то накопление (от энергетического баланса для той зоны):

MLduLdt+dMLdtuL=ϕL, ВϕL,+ϕДовод "против"ϕVap+QL.

где первый срок слева является уровнем накопления определенной внутренней энергии в жидкой зоне. Второй срок является уровнем массового накопления. Справа, ϕ обозначает энергетическую скорость потока жидкости в или из зоны. Как прежде, знак "минус" указывает на отток. Индексы как описаны в ''Массовом Балансе''. Q является уровнем теплообмена между стенкой резервуара и жидкостью в зоне.

Аналогично для объема пара:

MVduVdt+dMVdtuV=ϕV, ВϕV,ϕДовод "против"+ϕVap+QV.

Скорости потока жидкости полной энергии

Когда фазы могут каждый ввести корпус через любой из его портов, так может энергия, которую они несут. Который несет жидкая фаза переходит к жидкой зоне. Который несет фаза пара входит в зону пара. Если двухфазная смесь вводит корпус, его энергетическое содержимое разделено между зонами: часть, которую несет жидкая фаза, входит в жидкую зону и остаток в зону пара.

Когда больше, чем мертвый объем остаются в зоне, энергия может вытечь из той зоны через свои соответствующие порты только. Энергия от жидкой зоны может вытечь через порты AL и BL только; это от зоны пара может вытечь через порты AV и BV только. Энергетическая скорость потока жидкости из жидкой зоны адвекцией затем:

ϕL,=(ϕAL+ϕBL),

Как с массовым потоком, энергетические скорости потока жидкости через отдельные порты заданы как положительные для притока и как отрицательные для оттока. Знак "минус" в выражении отражает то, что скорость потока жидкости полной энергии из жидкой зоны задана как положительная для оттока. Для зоны пара:

ϕV,=(ϕAV+ϕBV),

Если зона содержит только свой мертвый объем, то остающаяся фаза, как рассматривается, занимает корпус в целом. Энергия той фазы затем свободна выйти через любой из портов, даже обычно используемые устраненной фазой. Только с жидкостью в корпусе:

ϕV,=(ϕAV+ϕBV),

С только испаряются в корпусе:

ϕV,=(ϕAL+ϕBL+ϕAV+ϕBV).

Фазовый переход жидкого пара

Происходит ли фазовый переход, и который преобразовывает фаза, к которому, зависит от определенной энтальпии каждой фазы. В жидкой зоне, если средняя определенная энтальпия выше степени насыщения для жидкой фазы, то жидкость испаряется. Зона уступает массу и энергию к зоне пара на уровне, зависящем от временной константы фазового перехода. Если определенная энтальпия ниже степени насыщения, зона ничего не теряет. Выраженный как кусочная функция:

ϕVap={ML(hLhL, Находился)τ,hLhL, Находился0,hL<hL, Находился,

где M L является общей массой в жидкой зоне, и τ является параметрами блоков Vaporization and condensation time constant. Нижний L,Sat обозначает степень насыщения для жидкой фазы. Энергетический обменный курс из-за испарения определяет массовый обменный курс между жидкими зонами, когда жидкость преобразовывает в пар:

m˙Vap=ϕVaphV, Находился,

где нижний V,Sat обозначает степень насыщения для фазы пара. Неявный в этом выражении предположение, что, когда-то преобразованный в пар, жидкая масса имеет определенную энтальпию, равную степени насыщения ее новой фазы.

В зоне пара, если средняя определенная энтальпия ниже степени насыщения фазы пара, то испаряются, уплотняет. Зона уступает массу и энергию к жидкой зоне на уровне, зависящем от временной константы фазового перехода, заданной в блоке (где это принято, чтобы быть тем же самым для испарения и конденсации). Если определенная энтальпия выше степени насыщения, зона ничего не теряет. Выраженный как кусочная функция:

ϕДовод "против"={MV(hVhV, Находился)τ,hVhV, Находился0,hV<hV, Находился,

где M V является общей массой в зоне пара. Энергетический обменный курс из-за конденсации определяет массовый обменный курс между жидкими зонами, когда пар преобразовывает в жидкость:

m˙Довод "против"=ϕДовод "против"hL, Находился,

Масса пара, когда-то преобразованная в жидкость, принята, чтобы быть в определенной энтальпии, равной степени насыщения ее новой фазы.

Теплообмен жидкой стены

Теплообмен между жидкостью и стеной принят, чтобы быть конвективной природы. Его общий уровень вычисляется здесь как сумма отдельных уровней между жидкой зоной и ее разделом стены и, аналогично, между зоной пара и ее разделом стены:

QH=QL+QV,

где Q H является общим уровнем теплообмена, являющимся результатом теплового граничного условия, заданного в порте H. Между жидкой зоной и ее частью стенной площади поверхности:

QL=fV, LSWαL(THTL),

где:

  • f V, L является частью объема корпуса, поднятого жидкой зоной. Продукт этой части с площадью поверхности стены дает площадь поверхности, доступную для теплообмена между жидкостью и стенкой резервуара.

  • S W является поверхностью, доступной для теплообмена — это между стеной корпуса и всей жидкостью внутри.

  • α L является коэффициентом теплопередачи для жидкой зоны (параметр во вкладке Heat Transfer диалогового окна блока).

  • T является средней температурой в местоположении, обозначенном в индексе — H для стенки резервуара, L для жидкой зоны.

Между зоной пара и ее частью стенной площади поверхности:

QL=(1fV, L)SWαV(THTV),

где переменные как описаны для жидкой зоны, но с нижним V, обозначающим значение в зоне пара. Первый срок в круглых скобках является частью объема, поднятой зоной пара. Фазы - каждый сжимаемый и поэтому переменной плотности. В результате часть объема зоны будет обычно отличаться от своей массовой части. Соответствие между объемом и массовыми частями жидкой зоны (единственное, рассмотренное явным образом в вычислениях блока):

fV, L=fM, LνLfM, LνL+(1fM, L)νV,

где f, M,L является массовой частью жидкой зоны и ν, является определенным объемом фазы, обозначенной в индексе (L для жидкости, V для пара).

Баланс импульса

Сопротивление потока из-за трения и внезапных изменений направления проигнорировано. Порты приняты, чтобы лечь на плоскость и поэтому при том же повышении. Давление является поэтому постоянным в корпусе — и через жидкость и через зоны пара — и в каждом из портов:

pI=pAV=pBV=pAL=pBL.

где P является давлением в местоположении, обозначенном индексом. I обозначает внутреннюю часть корпуса.

Порты

Вывод

развернуть все

Уровень жидкости в корпусе. Используйте этот порт, чтобы контролировать количество жидкости, остающейся внутри.

Сохранение

развернуть все

Открытие для жидкости, чтобы течь в или из корпуса. И жидкость и пар могут войти через этот порт. Однако только пар может выйти через него — пока корпус не истощается пара, в котором жидкость события также может вытечь через этот порт.

Открытие, через который двухфазные потоки жидкости в или из канала. Порты A и B могут каждый функционировать или как входное отверстие или как выход. Тепловая проводимость позволена между двухфазными жидкими портами и жидкостью, внутренней к каналу (хотя его влияние обычно релевантно только в почти нулевых скоростях потока жидкости).

Тепловой контур между жидким объемом и стенкой резервуара. Используйте этот порт, чтобы получить теплообмены различных видов — например, проводящий, конвективный, или радиационный — между жидкостью и средой, внешней к корпусу.

Параметры

развернуть все

Основной

Совокупный объем жидкости и фаз пара в корпусе.

Область, нормальная к направлению потока в порте AV.

Область, нормальная к направлению потока в порте BV.

Область, нормальная к направлению потока в порте AL.

Область, нормальная к направлению потока в порте BL.

Подразумевает, чтобы обработать необычные части объема. Выберите Warning, который будет уведомлен, когда часть объема пересечет заданную область значений. Выберите Error, чтобы остановить симуляцию в таких событиях.

Нижняя граница допустимой области значений для жидкого объема фракционируется в корпусе. Части ниже этого значения инициируют предупреждение симуляции или ошибку (в зависимости от установки параметров блоков Liquid volume fraction out of range.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Liquid volume fraction out of range установлены в Warning или Error.

Верхняя граница допустимой области значений для жидкого объема фракционируется в корпусе. Части выше этого значения инициируют предупреждение симуляции или ошибку (в зависимости от установки параметров блоков Liquid volume fraction out of range.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Liquid volume fraction out of range установлены в Warning или Error.

Часть объема любой фазы, ниже которой можно перейти к однофазному корпусу — или подохлажденный жидкий или перегретый пар. Этот параметр определяет, насколько сглаженный переход. Чем больше его значение, тем более сглаженный переход и поэтому быстрее симуляция (хотя за счет более низкой точности).

Теплопередача

Коэффициент для теплообмена между зоной пара и ее разделом стенки резервуара. Этот параметр служит, чтобы вычислить уровень этого теплообмена.

Коэффициент для теплообмена между жидкой зоной и ее разделом стенки резервуара. Этот параметр служит, чтобы вычислить уровень этого теплообмена.

Площадь поверхности корпуса, через который происходит теплообмен с жидкостью.

Эффекты и вкладка начальных условий

Термодинамическая переменная, с точки зрения которой можно задать начальные условия компонента.

Давление в корпусе в начале симуляции, заданной против абсолютного нуля.

Температура в корпусе в начале симуляции, заданной против абсолютного нуля.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена в Temperature.

Массовая часть жидкости в корпусе в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена в Liquid mass fraction.

Часть объема жидкости в корпусе в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена в Liquid volume fraction.

Определенная энтальпия жидкости в корпусе в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена в Specific enthalpy.

Определенная внутренняя энергия жидкости в корпусе в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена в Specific internal energy.

Характеристическое время к равновесию события фазового перехода, происходящего в корпусе. Увеличьте этот параметр, чтобы замедлить уровень фазового перехода или уменьшить его, чтобы ускорить уровень.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Введенный в R2018b

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте