Клапан контроля потока с основанным на температуре приведением в действие
Тепловая Liquid/Valves & Orifices/Flow Control Valves
Блок Temperature Control Valve (TL) моделирует отверстие с термостатом как механизм управления потоками. Термостат содержит датчик температуры и черный ящик вводный механизм — тот, геометрия которого и механика имеют значение меньше, чем ее эффекты. Датчик отвечает небольшой задержкой, полученной задержкой первого порядка, к изменениям температуры.
Когда датчик читает температуру сверх предварительно установленного значения активации, вводный механизм приводится в движение. Клапан начинает открываться или закрываться, в зависимости от выбранного режима работы — первый случай, соответствующий обычно закрытому клапану и второму к обычно открытому клапану. Изменение в площади открытия продолжается до предела температурной области значений регулирования клапана, вне которой площадь открытия является константой.
Функция сглаживания позволяет площади открытия клапана изменяться гладко между полностью закрытый и положения полностью открытого отверстия. Функция сглаживания делает это путем удаления резких изменений площади открытия в нулевых и максимальных положениях шара. Рисунок показывает эффект сглаживания на кривой площади открытия клапана.
Сглаживание кривой площади открытия
Вычисление площади открытия клапана основано на линейном выражении
где:
Линейный S является линейной площадью открытия клапана.
Запуск S является площадью открытия клапана в начале температурной области значений приведения в действие. Эта область зависит от установки параметра Valve operation:
Конец S является площадью открытия клапана в конце температурной области значений приведения в действие. Эта область зависит от установки параметра Valve operation:
S Max является площадью открытия клапана в положении полностью открытого отверстия.
Утечка S является площадью открытия клапана в положении полностью закрытого отверстия. Только утечка остается в этом положении.
Область значений T является температурной областью значений регулирования.
Активация T является минимальной температурой, требуемой управлять клапаном.
Датчик T является измеренной температурой клапана.
Модель клапана составляет задержку первого порядка в измеренной температуре клапана посредством дифференциального уравнения:
где:
T В среднем является средним арифметическим температур порта клапана,
где T A и T B является температурами в портах А и B.
τ является значением Sensor time constant, заданным в диалоговом окне блока.
Выражения открытия клапана вводят нежелательные разрывы в полностью открытом и положениях полностью закрытого отверстия. Блок устраняет эти разрывы с помощью многочленных выражений, которые сглаживают переходы к и от полностью открытого и положений полностью закрытого отверстия. Выражения сглаживания клапана
и
где:
и
В уравнениях:
λ L является выражением сглаживания для полностью закрытого фрагмента кривой открытия клапана.
λ R является выражением сглаживания, применился к полностью открытому фрагменту кривой открытия клапана.
Сглаженный ΔT является областью сглаживания температуры:
где сглаженный f является коэффициентом сглаживания между 0 и 1.
Сглаживавшая площадь открытия клапана дана кусочным условным выражением
где:
S R является сглаживавшей площадью открытия клапана.
Массовое уравнение сохранения при клапане
где:
массовый расход жидкости в клапан через порт А.
массовый расход жидкости в клапан через порт B.
Уравнение энергосбережения при клапане
где:
ϕ A является энергетической скоростью потока жидкости в клапан через порт А.
ϕ B является энергетической скоростью потока жидкости в клапан через порт B.
Уравнение сохранения импульса при клапане
где:
p A и p B является давлениями в порте А и порте B.
массовый расход жидкости.
критический массовый расход жидкости:
ρ В среднем является средней жидкой плотностью.
C d является коэффициентом расхода.
S является входной областью клапана.
Потеря PR является отношением давления:
Эффект температуры жидкости на работе клапана. Опции включают Opens above activation temperature
и Closes above activation temperature
. Настройкой по умолчанию является Opens above activation temperature
.
Температура, требуемая привести в движение клапан. Если параметр Valve operation устанавливается на Opens above activation temperature
, клапан начинает открываться при температуре активации. Если параметр Valve operation устанавливается на Closes above activation temperature
, клапан начинает закрываться при температуре активации. Значением по умолчанию является 330
K.
Изменение температуры от температуры активации, требуемой к полностью открытому клапан. Значением по умолчанию является 8
K, соответствуя полностью открытому клапану при температуре 338
K.
Постоянная времени в уравнении первого порядка раньше аппроксимировала динамику датчика температуры. Значением по умолчанию является 1.5
s.
Площадь потока клапана в положении полностью открытого отверстия. Значением по умолчанию является 1e-4
м^2.
Область, через которую жидкость может течь в полностью закрытом положении клапана. Эта область составляет утечку между входами клапана. Значением по умолчанию является 1e-12
м^2.
Фрагмент площади открытия изгибается, чтобы сглаживать выраженный как часть. Сглаживание устраняет разрывы в минимальных и максимальных положениях клапана потока. Коэффициент сглаживания должен быть между 0
и 1
.
Сглаживание кривой площади открытия
Значение 0
соответствует линейному выражению с нулевым сглаживанием. Значение 1
соответствует нелинейному выражению с максимальным сглаживанием. Значением по умолчанию является 0.01
, соответствие нелинейной области, охватывающей 1% размер полной кривой..
Область, нормальная к направлению потока во входах клапана. Эта область принята то же самое для всех входов. Значением по умолчанию является 0.01
м^2.
Аппроксимированная длина клапана. Этот параметр обеспечивает меру продольной шкалы клапана. Значением по умолчанию является 0.1
м^2.
Полуэмпирический параметр, обычно используемый в качестве меры производительности клапана. Коэффициент расхода задан как отношение фактического массового расхода жидкости через клапан к его теоретическому значению.
Блок использует этот параметр, чтобы составлять эффекты геометрии клапана на массовых расходах жидкости. Учебники и таблицы данных клапана являются общими источниками значений коэффициента расхода. По определению все значения должны быть больше 0 и меньше, чем 1. Значением по умолчанию является 0.7
.
Число Рейнольдса, соответствующее переходу между режимами ламинарного и турбулентного течения. Поток через клапан принят ламинарный ниже этого значения и турбулентный выше его. Соответствующие значения, чтобы использовать зависят от определенной геометрии клапана. Значением по умолчанию является 12
.
Температура жидкости в начале симуляции. Значением по умолчанию является 293.15
K, соответствуя комнатной температуре.
Массовый расход жидкости на компонент через порт A в начале симуляции. Значением по умолчанию является 1 kg/s
.
A — Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил A
B Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий клапан, вставил B