Receiver Accumulator (2P)

Бак с жидкостью и объемами пара переменной пропорции

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

Описание

Блок Receiver-Accumulator (2P) моделирует бак 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.

Баки 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 баке, поток из этих портов будет всегда содержать чистую 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 баке, поток из этих портов будет всегда содержать чистый пар.

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

Об уровне жидкости бака сообщают как физический сигнал через порт L.

Баланс массы

Бак тверд, который должен сказать, что его суммарный объем фиксируется в процессе моделирования. Когда жидкость и пар внутри могут подвергнуться фазовому переходу, однако, их соответствующие объемы, и поэтому их массы также, будут обычно варьироваться 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 (индекс L) и m˙ массовый расход жидкости в или из той зоны. Знак "минус" указывает на отток. Индексы In и Out обозначьте общие массовые расходы жидкости в и из зоны адвекцией. Индексы Con и Vap обозначьте 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 индекс V обозначает количество, характерное для зоны пара. Массовые обменные курсы из-за конденсации и испарения следуют из энергетических факторов. Для тех вычислений смотрите Фазовый переход Жидкого Пара.

Общие массовые расходы жидкости

Жидкость может ввести бак 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 бак, затем его массовая часть жидкости переходит к жидкой зоне и остальным к зоне пара.

Обычно, жидкость может выйти из бака через порты AL и BL только, в то время как пар может вытечь через порты AV и BV только. Массовый расход жидкости из жидкой зоны (адвекцией через порты):

m˙L,Out=(m˙AL+m˙BL),

где индексы AL и BL обозначьте то, что обычно является жидкими портами. Массовые расходы жидкости через отдельные порты заданы как положительные в бак и как отрицательные из бака. Знак "минус" в выражении отражает то, что общий массовый расход жидкости из жидкой зоны задан как положительный для оттока. Для зоны пара:

m˙V,Out=(m˙AV+m˙BV),

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

Если зона уменьшается, чтобы обнулить, фаза в той зоне эффективно исчезает. Остающаяся фаза, как затем рассматривается, занимает весь бак, и это свободно выйти через любой из портов — включая обычно используемых устраненной фазой. Если только жидкость остается в баке, общий массовый расход жидкости из жидкой зоны становится:

m˙V,Out=(m˙AL+m˙BL+m˙AV+m˙BV).

С другой стороны, если только пар остается в баке, общий массовый расход жидкости из зоны пара становится:

m˙V,Out=(m˙AL+m˙BL+m˙AV+m˙BV).

Энергетический баланс

Бак обычно не изолируется. Жидкость и пар внутри могут обмениваться теплом со стенкой и, через него, со средой. Уровень теплообмена зависит от теплового граничного условия, заданного в порте H.

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

MLduLdt+dMLdtuL=ϕL,InϕL,Out+ϕConϕVap+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 описано в Массовом Балансе. Q является уровнем теплообмена между стенкой резервуара и жидкостью в зоне.

Аналогично для объема пара:

MVduVdt+dMVdtuV=ϕV,InϕV,OutϕCon+ϕVap+QV.

Скорости потока жидкости полной энергии

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

Когда жидкость или пар 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,Out=(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,Out=(ϕAV+ϕBV),

Если зона уменьшается, чтобы обнулить, то остающаяся фаза, как рассматривается, занимает бак в целом. Энергия той фазы затем свободна выйти через любой из портов, даже обычно используемые устраненной фазой. Только с жидкостью в баке:

ϕV,Out=(ϕAV+ϕBV),

С только испаряются в баке:

ϕV,Out=(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 постоянной времени фазового перехода. Если определенная энтальпия ниже степени насыщения, зона ничего не теряет. Выраженный как кусочно-линейная функция:

ϕVap={ML(hLhL,Sat)τ,hLhL,Sat0,hL<hL,Sat,

где M L является общей массой в жидкой зоне, и τ является параметрами блоков Vaporization and condensation time constant. Индекс 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,Sat,

где индекс V,Sat обозначает степень насыщения для фазы пара.

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 постоянной времени 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 кусочно-линейная функция:

ϕCon={MV(hVhV,Sat)τ,hVhV,Sat0,hV<hV,Sat,

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˙Con=ϕConhL,Sat,

Теплообмен жидкой стенки

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

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 бака, поднятого жидкой зоной. Продукт этой части с площадью поверхности стенки дает площадь поверхности, доступную для теплообмена между жидкостью и стенкой резервуара.

  • S W является поверхностью, доступной для теплообмена — это между стенкой бака 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 описано для жидкой зоны, но с индексом V обозначение значения в зоне пара. Первый срок в круглых скобках является частью объема, поднятой зоной пара. Соответствие между объемом и массовыми частями жидкой зоны:

fV,L=fM,LνLfM,LνL+(1fM,L)νV,

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

Баланс импульса

Сопротивление потока из-за трения проигнорировано. Давление является поэтому постоянным в баке — 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 бака.

Допущения и ограничения

  • Давление должно остаться ниже критического давления.

  • Контейнерная стенка совершенно тверда, поэтому суммарный объем жидкости является постоянным.

  • Сопротивление потока посредством выходов не моделируется. К падению давления модели, сопоставленному с выходами, соедините блок Local Restriction (2P) или блок Flow Resistance (2P) к портам блока Receiver-Accumulator (2P).

Порты

Вывод

развернуть все

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

Сохранение

развернуть все

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

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

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

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

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

Параметры

развернуть все

Основной

Совокупный объем жидкости и фаз пара в баке.

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 чтобы уведомить, когда часть объема пересекает заданную область. Выберите Error остановить симуляцию в таких событиях.

Нижняя граница допустимой области значений для жидкого объема фракционируется в баке. 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 баке. 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 баку — 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 бака, через который происходит теплообмен с жидкостью.

Эффекты и вкладка начальных условий

Термодинамическая переменная, в терминах которой можно задать начальные условия компонента.

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

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

Зависимости

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

Массовая часть жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

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

Часть объема жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

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

Определенная энтальпия жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

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

Определенная внутренняя энергия жидкости в баке 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 баке. 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