Предустановленные свойства жидкости для симуляции тепловой гидравлической сети
Simscape / Жидкости / Тепловая Жидкость / Утилиты
Блок Thermal Liquid Properties (TL) установил предопределенные свойства жидкости на тепловую жидкую сеть. Доступные жидкости включают чистую воду, водные смеси, дизель, Струя авиационного топлива A, и SAE 5W-30. Можно использовать этот блок в качестве предварительно установленной альтернативы блоку Thermal Liquid Settings (TL). Если ваша сеть не имеет связанного жидкого блока свойств, или жидкие значения по умолчанию будут применяться. Смотрите Определение Рабочей жидкости для получения дополнительной информации
Предварительно установленные свойства жидкости заданы в табличной форме как функции температуры и давления. Данные получены от Coolprop [4] и модели [1] морской воды MIT. В процессе моделирования сетевые свойства установлены линейной интерполяцией между точками данных. Табличные данные для водных смесей обеспечиваются для концентрации массой или объемом.
Все свойства жидкости, обычно определяемые в блоке Thermal Liquid Settings (TL), заданы в блоке. Эти свойства включают плотность, модуль объемной упругости и тепловой коэффициент расширения, определенную внутреннюю энергию и удельную теплоемкость, а также кинематическую вязкость и теплопроводность. Свойства допустимы по ограниченной области температур и давлений, характерных для выбранной жидкости и зависимый, в случаях смесей, на заданной концентрации. Симуляция позволена в этой области валидности только.
Можно визуализировать свойства жидкости, заданные в блоке и областях давления и температуры валидности. Чтобы открыть утилиту визуализации, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Fluids> Plot Fluid Properties. График обновляется автоматически после выбора свойства жидкости из выпадающего списка. Используйте кнопку Refresh, чтобы регенерировать график каждый раз, когда жидкий выбор или жидкие параметры изменяются.
Визуализация данных о плотности для 10%-го глицерина водная смесь
Области валидности заданы в блоке как матрицы нулей и единиц. Каждая строка соответствует сведенной в таблицу температуре и каждому столбцу к сведенному в таблицу давлению. Нуль обозначает некорректную точку останова и ту допустимая точка останова. Эти матрицы валидности являются внутренними с блоком и не могут быть изменены; они могут только проверяться (использование утилиты визуализации данных блока).
В большинстве случаев матрицы валидности извлечены непосредственно из табличных данных. Гликоль и смеси глицерина являются частичным исключением. Их границы давления не доступны из данных Coolprop (где они обработаны как несжимаемые жидкости), и должен поэтому быть получен явным образом из параметров блоков. Рисунок показывает пример области валидности, ту из чистой воды. Теневые квадраты находятся вне области валидности.
Water
Свойства воды допустимы при температурах выше значения тройной точки (273.160 K
) до значения критической точки (647.096 K
). Они допустимы при давлениях выше большего из значения тройной точки (611.657 Pa
) с одной стороны и температурно-зависимая степень насыщения на другом, до значения критической точки (22,064,000 MPa
). Давления ниже точки насыщения для данной температурной строки присвоены значение 0
в матрице валидности.
Seawater (MIT model)
Свойства морской воды допустимы при температурах выше 0°C
до 120°C
(273.15 K
к 393.15 K
); они допустимы при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 12 MPa
. Давления ниже точки насыщения для данной температурной строки (и на заданном уровне концентрации) присвоены значение 0
в матрице валидности. Концентрации смеси могут расположиться в значении от 0
к 0.12
на массовой дробной основе.
Ethylene glycol and water mixture
Свойства водной этиленовой смеси гликоля допустимы по температурной области, определенной из концентрации смеси; они допустимы при давлениях в минимальных и максимальных границах, заданных в диалоговом окне блока (расширенный горизонтально, чтобы охватить ширину температурных строк).
Чем более низкая связанная температура всегда, тем меньший из минимальной температуры, извлеченной из данных Coolprop и температуры замерзания смеси (смесь должна быть в жидком состоянии). Верхняя связанная температура всегда является максимальной температурой, извлеченной из данных Coolprop. Концентрации смеси могут расположиться в значении от 0
к 0.6
если массово-дробное основание используется, или от 0
к 1
если основание части объема используется.
Propylene glycol and water mixture
Свойства водной смеси гликоля пропилена допустимы в областях значений температуры и давления, описанных для случая Ethylene glycol and water mixture
. Концентрации смеси могут расположиться в значении от 0
к 0.6
если массово-дробное основание используется, или от 0.1
к 0.6
если основание части объема используется.
Glycerol and water mixture
Свойства водной смеси глицерина допустимы в областях значений температуры и давления как описано для случая Ethylene glycol and water mixture
. Концентрации смеси могут расположиться в значении от 0
к 0.6
на массово-дробной основе.
Aviation fuel Jet-A
Свойства Струи топливо допустимы при температурах выше -50.93°C
до 372.46°C
(222.22 K
к 645.61 K
); они допустимы при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 2.41 MPa
. Давления ниже точки насыщения для данной температурной строки присвоены значение 0
в матрице валидности.
Diesel fuel
Свойства дизельного топлива допустимы при температурах выше -34.95°C
до 417.82°C
(238.20 K
к 690.97 K
); они допустимы при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 2.29 MPa
. Давления ниже точки насыщения для данной температурной строки присвоены значение 0
в матрице валидности.
SAE 5W-30
Свойства SAE 5W-30 топливо выводят из данных, покрывающих различные области значений температуры и давления для каждого свойства, но всех расширенных экстраполяцией к (-38, 200) C
и (0.01, 100) MPa
.
Водные смеси гликоля и составных объектов глицерина обработаны в базе данных Coolprop как несжимаемые вещества. Их модули объемной упругости недоступны из данных и должны вместо этого быть получены из параметров блоков (где они заданы как константы). Зависимости от давления их тепловых коэффициентов расширения аналогично отсутствуют и должны поэтому быть вычислены (использование обеспеченного модуля объемной упругости). Позвольте плотности быть:
где ρ является плотностью, T является температурой, и p является давлением.
Решение имеет форму:
где ß является изотермическим модулем объемной упругости, и где индекс R
обозначает ссылочное значение, здесь атмосферное давление, при котором задан модуль объемной упругости. Частная производная плотности относительно температуры:
Коэффициенттеплового расширения задан как:
Эквивалентно:
Блок обеспечивает тепловой коэффициент расширения в этой форме к тепловой жидкой сети, которой это - часть.
[1] Массачусетский технологический институт (MIT), свойства Thermophysical базы данных морской воды. http://web.mit.edu / морская вода.
[2] К.Г. Наяр, М.Х. Шаркои, Л.Д. Бэнчик, Дж.Х. Линхард V, свойства Thermophysical морской воды: анализ и новые корреляции, которые включают зависимость давления, Опреснение воды, Издание 390, стр 1-24, 2016.
[3] М.Х. Шаркои, Дж.Х. Линхард V, С.М. Зубэр, свойства Thermophysical морской воды: анализ существующих корреляций и данных, Опреснения воды и Очистки воды, Издания 16, стр 354-380.
[4] И.Х. Белл, Дж. Вронский, С. Куоилин, В. Леморт, Чистая и Псевдочистая Жидкая Термофизическая Оценка Свойства и Open-Source Thermophysical Property Library CoolProp, Industrial & Engineering Chemistry Research, Издание 53 (6), стр 2498–2508, 2014.