Centrifugal Pump
Центробежный насос с выбором опций параметризации
Описание
Блок Centrifugal Pump представляет центробежный насос любого типа как модель, основанная на таблице данных. В зависимости от данных, перечисленных в каталоге производителя или таблице данных для вашего конкретного насоса, можно выбрать одну из следующих опций модели параметризации:
By approximating polynomial
— Введите значения для полиномиальных коэффициентов. Эти значения могут быть определены аналитически или экспериментально, в зависимости от доступных данных. Это - метод по умолчанию.
By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
— Введите таблицу данных перепада давления P и приводной мощности N по сравнению с характеристиками расхода насоса Q. Перепад давления и приводная мощность определяются одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.
By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
— Введите таблицу данных перепада давления P и приводной мощности N по сравнению с характеристиками расхода насоса Q при различных скоростях вращения W. Перепад давления и приводная мощность определяются двумерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.
Эти опции параметризации далее описаны более подробно:
Связи P и T являются гидравлическими портами, сопоставленными с выходным и входным отверстиями насоса, соответственно. Связь S является портом механического вращений, сопоставленным с ведущим валом насоса. Блок имеет положительное направление от порта T до порта P. Это означает, что насос перекачивает жидкость от T до P, когда его ведущий вал S вращается в глобально присвоенном положительном направлении.
Параметризация насоса путем аппроксимации полинома
Если вы устанавливаете параметр Model parameterization на By approximating polynomial
, насос параметрируется полиномом, коэффициенты которого определяются, аналитически или экспериментально, для выбранной угловой скорости в зависимости от доступных данных. Характеристики насоса при других скоростях вращения определяются с помощью законов подобия.
Полином аппроксимации выведен из уравнения момента импульса Эйлера, уравнений 1 и 2, которые для данного насоса, скорость вращения и жидкость могут быть представлены как следующее:
где
p касательно | Перепад давления через насос для ссылочного режима, охарактеризованного ссылочной скоростью вращения и плотностью |
k | Поправочный коэффициент. Фактор введен с учетом размерных колебаний, блейд-несовместимости, блейд-объемов, жидкого внутреннего трения, и так далее. Коэффициент должен быть установлен на 1, если коэффициенты аппроксимации определяются экспериментально. |
p E | Эйлерово давление |
HL p | Падение давления из-за гидравлических потерь в полостях насоса |
p D | Падение давления, вызванное отклонениями производительности насоса от ее номинала, (оценило) значение |
Эйлерово давление, pE, определяется с уравнением Эйлера для центробежных машин в уравнениях 1 и 2 на основе известных размеров насоса. Для существующего насоса, действующего в постоянной угловой скорости и заданной жидкости, Эйлерово давление может быть аппроксимировано уравнением
где
ρref | Плотность жидкости |
c 0, c 1 | Аппроксимация коэффициентов. Они могут быть определены или аналитически из уравнения Эйлера (Уравнения 1 и 2) или экспериментально. |
q касательно | Накачайте объемную доставку в ссылочном режиме |
Падение давления из-за гидравлических потерь в полостях насоса, HL p, аппроксимировано уравнением
где
ρref | Плотность жидкости |
c2 | Аппроксимация коэффициента |
q касательно | Накачайте объемную доставку в ссылочном режиме |
Профиль лопасти определяется для скорости заданной жидкости, и отклонение от этой скорости приводит к потере давления из-за несоответствия между скоростью профиля лопасти и скоростью жидкости. Это падение давления, p D, оценивается уравнением
где
ρref | Плотность жидкости |
c 3 | Аппроксимация коэффициента |
q касательно | Накачайте объемную доставку в ссылочном режиме |
q D | Накачайте предоставление проекта (номинальная доставка) |
Результат аппроксимации полинома принимает форму:
| (2) |
Характеристики насоса, аппроксимированные четырьмя коэффициентами c 0, c 1, c 2, и c 3, определяются для заданной жидкости и выбранной угловой скорости ведущего вала насоса. Эти два параметра соответствуют, соответственно, к Reference density и параметрам Reference angular velocity в диалоговом окне блока. Чтобы применить характеристики для другой скорости ω или плотность ρ, законы подобия используются. С этими законами определяется выражением доставка в ссылочном режиме, который соответствует данной производительности насоса и скорости вращения,
где q и ω являются мгновенными значениями производительности насоса и скорости вращения. Затем перепад давления p касательно в ссылочном режиме, вычисленном уравнением 2 и преобразованном в перепад давления p при текущей скорости вращения и плотности
Уравнение 2 описывает характеристику насоса для ω> 0 и q> = 0. Вне этой области значений характеристика аппроксимирована следующими отношениями:
| (4) |
где
Утечка k | Коэффициент сопротивления утечкам |
q макс. | Максимальная производительность насоса при данной скорости вращения. Доставка определяется из уравнения 2 в p = 0. |
p макс. | Максимальное давление насоса при данной скорости вращения. Давление определяется из уравнения 2 в q = 0. |
k | Поправочный коэффициент, как описано в уравнении 1. |
Гидравлическая мощность на выходе насоса при начальных условиях
Выходная гидравлическая мощность при произвольной угловой скорости и плотности определяется законами подобия
Мощность на приводном валу насоса состоит из теоретической гидравлической мощности (мощность до потерь, связанных с гидравлическими потерями и отклонением от расчетной производительности) и потерь на трение приводного вала. Теоретическая гидравлическая мощность аппроксимируется с помощью давления Эйлера
где
N hyd0 | Накачайте теоретическую гидравлическую мощность |
p Eref | Эйлерово давление. Теоретическое давление разрабатывается насосом перед потерями, сопоставленными с гидравлической потерей и отклонением от предоставления проекта. |
Потери на трение аппроксимированы отношением:
где
Nfr | Степень потери на трение |
T0 | Постоянный крутящий момент в ведущем вале, сопоставленном с подшипниками вала, изолируйте трение и так далее |
kp | Отношение давления крутящего момента, которое характеризует влияние давления на ведущий крутящий момент вала |
Мощность и крутящий момент на ведущем валу насоса (приводная мощность механик N и момент привода T)
Общий КПД насоса η вычисляется как
Параметризация насоса перепадом давления и тормозной мощностью в зависимости от производительности насоса
Если вы устанавливаете параметр Model parameterization на By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
, характеристики насоса вычисляются при помощи двух одномерного поиска по таблице: для перепада давления на основе производительности насоса и для приводной мощности насоса на основе производительности насоса. Обе характеристики заданы при той же скорости вращения ωref (Reference angular velocity) и та же плотность жидкости ρref (Reference density).
Вычислить перепад давления при другой скорости вращения, законы подобия используются, подобны первой опции параметризации. Во-первых, новая базовая производительность qref определяется выражением
где q является текущей производительностью насоса. Затем перепад давления через насос при текущей скорости вращения ω и плотность ρ вычисляется как
где pref является перепадом давления, определенным из характеристики P-Q при производительности насоса qref.
Мощность сопротивления определяется уравнением
где Nref является базовой мощностью сопротивления, полученной из характеристики N-Q при производительности насоса qref.
Крутящий момент на ведущем валу насоса вычисляется уравнением T = N / ω.
Параметризация насоса перепадом давления и мощностью сопротивления в зависимости от производительности при различных угловых скоростях
Если вы устанавливаете параметр Model parameterization на By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
, характеристики насоса определены от двух двумерного поиска по таблице: для перепада давления на основе производительности насоса и скорости вращения и для приводной мощности насоса на основе производительности насоса и скорости вращения.
И перепад давления и приводная мощность масштабируются, если плотность жидкости ρ отличается от базовой плотности ρref, в котором были получены характеристики
где pref и Nref являются перепадом давления и приводной мощностью, полученной из графиков.
Основные допущения и ограничения
Сжимаемостью жидкости пропускают.
Насос вращается в положительном направлении со скоростью, которая больше или равна нулю.
Обратный поток через насос допускается только при неподвижном валу.
Порты
Сохранение
развернуть все
T
— Порт Suction
изотермическая жидкость
Гидравлический порт, сопоставленный с приемом насоса или входом.
P
— Порт Outlet
изотермическая жидкость
Гидравлический порт сопоставлен с выходом насоса.
S
— Порт Shaft
изотермическая жидкость
Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с ведущим валом насоса.
Параметры
развернуть все
Model parameterization
— Настройки модели перепадом давления, приводной мощностью и мощностью насоса
By approximating polynomial
(значение по умолчанию) | By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
| By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
Выберите один из следующих методов для определения параметров насоса:
By approximating polynomial
— Введите значения для полиномиальных коэффициентов. Эти значения могут быть определены аналитически или экспериментально, в зависимости от доступных данных. Отношение между характеристиками насоса и скоростью вращения определяется из законов подобия.
By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
— Введите таблицу данных перепада давления и приводной мощности по сравнению с характеристиками производительности насоса. Перепад давления и приводная мощность определяются одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции. Отношение между характеристиками насоса и скоростью вращения определяется из законов подобия.
By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
— Введите таблицу данных перепада давления и приводной мощности по сравнению с характеристиками производительности насоса при различных скоростях вращения. Перепад давления и приводная мощность определяются двумерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.
First approximating coefficient
— Коэффициент c 0 из уравнения момента импульса Эйлера при давлении
326.8
Па / (кг/м^3) (значение по умолчанию)
Аппроксимация коэффициента c0 в предыдущем описании блока. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
.
Second approximating coefficient
— Коэффициент c 1 из уравнения момента импульса Эйлера при давлении
3.104e4
Pa*s/kg (значение по умолчанию)
Аппроксимация коэффициента c1 в предыдущем описании блока. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
.
Third approximating coefficient
— Коэффициент c 2 из гидравлического вычисления потерь
1.097e7
Pa*s^2 / (kg*m^3) (значение по умолчанию)
Аппроксимация коэффициента c2 в предыдущем описании блока. Этот коэффициент составляет гидравлические потери в насосе. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
.
Fourth approximating coefficient
— Содействующий c 3, который составляет различие в потерях между номинальным потоком и потоком через геометрию насоса
2.136e5
Pa*s^2 / (kg*m^3) (значение по умолчанию)
Аппроксимация коэффициента c3 в предыдущем описании блока. Этот коэффициент составляет дополнительные гидравлические потери, вызванные отклонением от номинальной доставки. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
.
Correction factor
— Коррекция Эйлерового расчета давления для ссылочного расчета давления
0.8
(значение по умолчанию)
Фактор, обозначенный как k в предыдущем описании блока, составляет размерные колебания, блейд-несовместимость, блейд-объемы, жидкое внутреннее трение и другие факторы, которые уменьшают Эйлерово теоретическое давление. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
.
Pump design delivery
— Номинальная мощность насоса
130
л/мин (значение по умолчанию)
Номинальная производительность насоса. Профиль лопаток, входное отверстие насоса и выход насоса формируются для этой конкретной доставки. Отклонение от этой производительности вызывает увеличение гидравлических потерь. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
.
Reference angular velocity
— Скорость вала
1770
об/мин (значение по умолчанию)
Скорость вращения ведущего вала, в котором определяются характеристики насоса. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
или By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
.
Reference density
— Reference density
920
кг/м^3 (значение по умолчанию)
Плотность жидкости, при которой определяются характеристики насоса.
Leak resistance
— Коэффициент при давлении за пределами насоса нормальный рабочий диапазон
1e8
Па / (м^3/c) (значение по умолчанию)
Коэффициент сопротивления утечкам (см. уравнение 4). Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
.
Drive shaft torque
— Момент трения вала
0.1
N*m (значение по умолчанию)
Момент трения на вале при нулевой скорости. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
.
Torque-pressure coefficient
— Отношение между давлением насоса и крутящим моментом вала
0.1e-5
Н*м/Па (значение по умолчанию)
Коэффициент, который обеспечивает отношение между давлением насоса и крутящим моментом. Значением по умолчанию является 1e-6
Н*м/Па. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By approximating polynomial
.
Pump delivery vector for Pressure differential
— Полный вектор для табличной параметризации давления насоса
[0, 28, 90, 130, 154, 182]
л/мин (значение по умолчанию)
Задайте вектор из производительностей насоса, как одномерный массив, чтобы использоваться вместе с вектором из перепадов давления, чтобы задать насосную характеристику P-Q. Векторные значения должны строго увеличиваться. Значения могут быть расположены с неоднородными интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо ввести по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сплайн-интерполяции. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
.
Pressure differential across pump vector
— Вектор давления для табличной параметризации давления насоса
[2.6, 2.4, 2, 1.6, 1.2, .8]
панель (значение по умолчанию)
Задайте вектор перепада давления на насосе как одномерный массив. Вектор будет использоваться вместе с вектором производительности насоса, чтобы задать насосную характеристику P-Q. Вектор должен быть одного размера с вектором производительности насоса для таблицы P-Q. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
.
Pump delivery vector for Brake power
— Полный вектор для табличной параметризации приводной мощности
[0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160]
л/мин (значение по умолчанию)
Задайте вектор из производительностей насоса, как одномерный массив, чтобы использоваться вместе с вектором из приводной мощности насоса задать характеристику насоса N-Q. Векторные значения должны строго увеличиваться. Значения могут быть расположены с неоднородными интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо ввести по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сплайн-интерполяции. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
.
Brake power vector
— Вектор приводной мощности для табличной параметризации приводной мощности
[220, 280, 310, 360, 390, 420, 480, 500, 550]
W (значение по умолчанию)
Задайте вектор из приводной мощности насоса как одномерный массив. Вектор будет использоваться вместе с вектором производительности насоса, чтобы задать характеристику насоса N-Q. Вектор должен быть одного размера с вектором производительности насоса для таблицы N-Q. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
.
Angular velocity vector, w
— Вектор скорости вала для табличной параметризации давления насоса
[3200, 3300, 3400, 3500]
об/мин (значение по умолчанию)
Задайте вектор из скоростей вращения, как одномерный массив, чтобы использоваться для вычисления и насос P-Q-W и характеристики N-Q-W. Векторные значения должны строго увеличиваться. Значения могут быть расположены с неоднородными интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо ввести по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сплайн-интерполяции. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
.
Pump delivery vector for Pressure differential, Qp
— Полный вектор для табличной параметризации давления насоса
[0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350]
л/мин (значение по умолчанию)
Задайте вектор из производительностей насоса, как одномерный массив, чтобы использоваться вместе с вектором из скоростей вращения и матрицы перепада давления, чтобы задать характеристику насоса P-Q-W. Векторные значения должны строго увеличиваться. Значения могут быть расположены с неоднородными интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо ввести по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сплайн-интерполяции. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
.
Pressure differential table, p(Qp,w)
— Матрица давления для табличной параметризации давления насоса
[8.3, 8.8, 9.3, 9.9; 7.8, 8.3, 8.8, 9.4; 7.2, 7.6, 8.2, 8.7; 6.5, 7, 7.5, 8; 5.6, 6.1, 6.6, 7.1; 4.7, 5.2, 5.7, 6.2; 3.4, 4, 4.4, 4.9; 2.3, 2.7, 3.4, 3.6]
панель (значение по умолчанию)
Задайте перепады давления через насос как m
- n
матрица, где m
количество значений производительности насоса P-Q-W и n
количество скоростей вращения. Эта матрица задаст характеристику насоса P-Q-W вместе с векторами скорости вращения и производительностью насоса. Каждое значение в матрице задает перепад давления для определенной комбинации производительности насоса и скорости вращения. Матричный размер должен совпадать с размерностями, заданными векторами скорости вращения и производительностью насоса. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
.
Pump delivery vector for Brake power, Qb
— Полный вектор для табличной параметризации приводной мощности
[0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350]
л/мин (значение по умолчанию)
Задайте вектор из производительностей насоса, как одномерный массив, чтобы использоваться вместе с вектором из скоростей вращения и матрицы приводной мощности, чтобы задать насос характеристика N-Q-W. Векторные значения должны строго увеличиваться. Значения могут быть расположены с неоднородными интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо ввести по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сплайн-интерполяции. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
.
Brake power table, Wb(Qb,w)
— Матрица приводной мощности для табличной параметризации приводной мощности
[1223, 1341, 1467, 1600; 1414, 1551, 1696, 1850; 1636, 1794, 1962, 2140; 1941, 2129, 2326, 2540; 2224, 2439, 2660, 2910; 2453, 2691, 2947, 3210; 2757, 3024, 3307, 3608; 2945, 3230, 3533, 3854]
W (значение по умолчанию)
Задайте приводную мощность насоса как m
- n
матрица, где m
количество значений производительности насоса N-Q-W и n
количество скоростей вращения. Эта матрица задаст насос характеристика N-Q-W вместе с векторами скорости вращения и производительностью насоса. Каждое значение в матрице задает приводную мощность для определенной комбинации производительности насоса и скорости вращения. Матричный размер должен совпадать с размерностями, заданными векторами скорости вращения и производительностью насоса. Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
.
Angular speed threshold for flow reversal
— Пороговая область скорости вала для реверсирования потока
1e-9
(значение по умолчанию)
Угловая скорость вала, которая указывает на порог перехода между форвардом и обратным течением. Область перехода задана приблизительно 0 рад/с между положительными и отрицательными величинами порога скорости вращения. В этой области перехода вычисленный уровень утечек и момент трения настроены согласно термину перехода α, чтобы гарантировать плавный переход от одного режима до другого.
Interpolation method
— Табличная интерполяция
Linear
(значение по умолчанию) | Smooth
Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации итогового значения, когда исходное значение находится между двумя последовательными узлами решетки:
Linear
— Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую эффективность.
Smooth
— Выберите эту опцию, чтобы произвести непрерывную кривую или поверхность с непрерывными производными первого порядка.
Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
или By two By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
. Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницы с описанием блока PS Lookup Table (1D) и PS Lookup Table (2D).
Extrapolation method
— Табличная экстраполяция
Linear
(значение по умолчанию) | Nearest
Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение найдется вне диапазона, указанного в списке аргументов:
Linear
— Выберите эту опцию, чтобы произвести кривую или поверхность с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и за пределами с областью интерполяции.
Nearest
— Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выше самой высокой или ниже самой низкой точки в области данных.
Этот параметр используется, если Model parameterization установлен в By By two 1D characteristics: P-Q and N-Q
или By two By two 2D characteristics: P-Q-W and N-Q-W
. Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницы с описанием блока PS Lookup Table (1D) и PS Lookup Table (2D).
Ссылки
[1] Т.Г. Хикс, Т.В. Эдвардс, разработка приложения насоса, McGraw-Hill, Нью-Йорк, 1971
[2] И.Дж. Карассик, Дж.П. Мессина, П. Купер, К.К. Хеалд, Руководство Насоса, Третий выпуск, McGraw-Hill, Нью-Йорк, 2001
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.
Представленный в R2007a