Tank (G-TL)
Герметичный бак с переменными газовыми и тепловыми жидкими объемами
Описание
Блок Tank (G-TL) моделирует накопление массы и энергии в емкости с отдельными газовыми и тепловыми жидкими объемами. Общий объем жидкости фиксируется, но отдельные газовые и тепловые жидкие объемы свободны варьироваться. Два газовых порта допускают поток газа и переменное количество тепловых гидравлических портов, в диапазоне от одного до трех, допускайте тепловой жидкий поток. Тепловые гидравлические порты могут быть при различных вертикальных изменениях.
Бак герметизируется, но герметизация не фиксируется. Это изменяется в процессе моделирования с давлением в объеме газа. Это повышается, когда давление объема газа повышается, и это падает, когда давление объема газа падает. Тепловой жидкий объем принят, чтобы быть в равновесии с объемом газа, и его давление является поэтому тем же самым как тем из газа.
Объемы жидкости могут обмениваться энергией с другими жидкими компонентами и со средой, но не друг с другом. Объемы жидкости ведут себя, как будто они были изолированы друг от друга изолированной мембраной. Энергетические обмены с другими компонентами происходят через газ или тепловые гидравлические порты, в то время как обмены со средой происходят, строго в форме тепла, через тепловые порты.
Используйте этот блок для компонентов модели, таких как дренажные баки, в которых вода, сжатая от сжатой газовой системы, захвачена в нижней части силой тяжести и удалена посредством выхода дренажа. Обратите внимание, однако, что ни газовые ни тепловые жидкие области не получают эффекты фазового перехода — и поэтому что этот блок не может получить эффекты конденсации.
Вставьте варианты
Количество тепловых гидравлических портов зависит от варианта блока, который активен. Чтобы просмотреть или изменить активный вариант, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите > . One inlet
вариант отсоединяет тепловой гидравлический порт A2, Two inlets
вариант добавляет порт B2 и Three inlets
вариант добавляет порт C2.
Значения объема жидкости
Суммарный объем бака равен сумме газовых и тепловых жидких объемов, которые это содержит:
где V является объемом и T, L, и G обозначают общее количество, жидкость и газ. Поскольку суммарный объем фиксируется, скорость изменения объема газа должна быть реверсом измеренного для теплового жидкого объема:
Скорость изменения теплового жидкого объема вычисляется путем дифференциации выражения:
где M является массой, и ρ является плотностью. Дифференцирование дает массовый расход жидкости в тепловой жидкий объем:
Скорость изменения тепловой жидкой плотности:
где:
β является изотермическим модулем объемной упругости.
ɑ является изобарным тепловым коэффициентом расширения.
p является жидким давлением.
T является температурой жидкости.
Реорганизация условий дает скорость изменения теплового жидкого объема и, следовательно, объема газа:
Баланс массы
Уровень массового накопления в каждом объеме жидкости равен сетевому массовому расходу жидкости в тот объем жидкости. В тепловом жидком объеме:
где M L является уровнем массового накопления в тепловом жидком объеме и отдельные массовые расходы жидкости в тот объем через тепловые гидравлические порты (A2, B2 и C2 в случае Three inlets
вариант). Уровень массового накопления содержит вклады от давления, температуры и изменения объема:
где давление теплового жидкого объема по определению равно давлению объема газа, и уравнение поэтому записано в терминах давления газа. В объеме газа:
где M G является уровнем массового накопления в объеме газа и отдельные массовые расходы жидкости в тот объем через газовые порты (A2 и B2). Как с тепловым жидким объемом, уровень массового накопления содержит вклады от давления, температуры и изменения объема:
где производные давления и температуры зависят от типа газа, заданного в блоке Gas Properties (G). Производные заданы в разделе уравнений страницы с описанием блока Translational Mechanical Converter (G). Заменяя V G с выражением, ранее полученным для этой переменной и комбинируя эти два выражения для M G:
Реорганизация условий дает итоговое выражение для массового баланса в объеме газа:
где был заменен суммированием массовых расходов жидкости в тепловой жидкий объем.
Энергетический баланс
Уровень энергетического накопления в каждом объеме жидкости является суммой энергетических скоростей потока жидкости через жидкие входы, уровнем теплового потока через соответствующий тепловой порт и энергетической скоростью потока жидкости из-за изменений объема. Для объема газа:
где:
U является полной энергией объема жидкости.
h является жидкой энтальпией.
Q является уровнем теплового потока через тепловой порт.
ϕ i - энергетические скорости потока жидкости через жидкие входы.
Как прежде, производные давления и температуры зависят от типа газа, заданного в блоке Gas Properties (G). Смотрите раздел уравнений страницы с описанием блока Translational Mechanical Converter (G) для их определений. Для теплового жидкого объема:
где производная давления:
и температурная производная:
в котором c p является изобарной удельной теплоемкостью тепловой жидкости в баке.
Баланс импульса
Сопротивление потока из-за трения или других причин проигнорировано в обоих объемах жидкости. Эффект вертикального изменения на входном давлении также проигнорирован, но только на газовой стороне. Газовые входные давления поэтому равны друг другу и внутреннему давлению объема газа:
Тепловые жидкие входные давления - каждый функция входной глубины. Внутреннее давление теплового жидкого объема равно тому из объема газа (p L = p G). Включая динамические давления (p i, dyn) во входах:
где y является вертикальным изменением тепловой жидкой поверхности, y, i - вертикальное изменение теплового жидкого входа, и g является ускорением свободного падения. Термин (y - y i) дает глубину теплового жидкого входа относительно газово-теплового жидкого контура. Динамическое давление в каждом тепловом жидком входе зависит от направления потока в том входе:
Порты
Вывод
развернуть все
V
— Тепловой жидкий объем, m^3
физический сигнал
Выходной порт физического сигнала, сообщая об объеме тепловой жидкости в баке.
L
— Тепловой уровень жидкости, m
физический сигнал
Выходной порт физического сигнала, сообщая о высоте теплового жидкого объема относительно нижней части бака.
Сохранение
развернуть все
A1
— Газовый вход
газ
Открытие, посредством которого газ может течь в или из бака.
B1
— Газовый вход
газ
Открытие, посредством которого газ может течь в или из бака.
A2
— Тепловой жидкий вход
тепловая жидкость
Открытие, посредством которого тепловая жидкость может течь в или из бака.
B2
— Тепловой жидкий вход
тепловая жидкость
Открытие, посредством которого тепловая жидкость может течь в или из бака.
Зависимости
Этот порт активен, когда вариант блока установлен в Two inlets
или Three inlets
. Можно изменить варианты блока в контекстно-зависимом меню. Щелкните правой кнопкой по блоку, чтобы открыть меню и выбрать > .
C2
— Тепловой жидкий вход
тепловая жидкость
Открытие, посредством которого тепловая жидкость может течь в или из бака.
Зависимости
Этот порт активен, когда вариант блока установлен в Three inlets
. Можно изменить варианты блока в контекстно-зависимом меню. Щелкните правой кнопкой по блоку, чтобы открыть меню и выбрать > .
Параметры
развернуть все
Вкладка параметров
Total tank volume
— Объединенный газовый и тепловой жидкий объем
10 m^3
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями объема
Совокупный объем газовых и тепловых жидких фрагментов бака.
Tank volume parameterization
— Выбор параметризации для теплового жидкого объема
Constant cross-sectional area
(значение по умолчанию) | Tabulated data — volume vs. level
Выбор параметризации для теплового жидкого объема. Выберите Tabulated data — volume vs. level
вычислить тепловой жидкий объем интерполяцией или экстраполяцией табличных данных.
Tank cross-sectional area
— Область (постоянного) поперечного сечения бака
1
м^2 (значение по умолчанию) | скалярный номер в единицах площади
Площадь поперечного сечения корпуса, принятая постоянной в допустимой области значений уровня жидкости. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить объем тепловой жидкости в баке.
Liquid level vector
— Тепловые уровни жидкости, на которых можно задать тепловой жидкий объем
[0, 3, 5]
m (значение по умолчанию) | скалярный номер в единицах длины
Вектор из тепловых уровней жидкости, на которых можно задать тепловой жидкий объем в баке. Блок использует этот вектор, чтобы создать одностороннюю интерполяционную таблицу для теплового жидкого объема как функция теплового уровня жидкости.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметр Tank volume parameterization устанавливается на Tabulated data - volume vs. level
.
Liquid volume vector
— Тепловой жидкий объем, соответствующий заданным тепловым уровням жидкости
[0, 4, 6]
м^3 (значение по умолчанию) | скалярный номер в модулях объема
Вектор из тепловых жидких объемов, соответствующих значениям, задан в параметре Liquid level vector. Блок использует этот вектор, чтобы создать одностороннюю интерполяционную таблицу для теплового жидкого объема как функция теплового уровня жидкости.
Зависимости
Этот параметр активен, когда параметр Tank volume parameterization устанавливается на Tabulated data - volume vs. level
.
Inlet height at port A2
— Высота теплового жидкого входа
0.1 m
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами длины
Высота теплового жидкого входа.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в One inlet
.
Height vector for inlets A2 and B2
— Высоты тепловых жидких входов
[.1, 0] m
(значение по умолчанию) | вектор с числом элементов равняется количеству тепловых гидравлических портов
Вектор из высот тепловых гидравлических портов относительно нижней части бака.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Two inlets
.
Height vector for inlets A2, B2, and C2
— Высоты тепловых жидких входов
[.1, 0.5, 0] m
(значение по умолчанию) | вектор с числом элементов равняется количеству тепловых гидравлических портов
Вектор из высот тепловых гидравлических портов относительно нижней части бака.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Three inlets
.
Cross-sectional area vector for inlets A1 and B1
— Площади потока газовых входов
[.01, .01] m^2
(значение по умолчанию) | вектор с двумя элементами
Вектор с площадями потока газовых входов.
Cross-sectional area at port A2
— Площадь потока теплового жидкого входа
0.01 m^2
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади
Площадь потока теплового жидкого входа.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в One inlet
.
Cross-sectional area vector for inlets A2 and B2
— Площади потока тепловых жидких входов
[0.01, 0.01] m^2
(значение по умолчанию) | вектор с числом элементов равняется количеству тепловых гидравлических портов
Площади потока тепловых жидких входов.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Two inlets
.
Cross-sectional area vector for inlets A2, B2, and C2
— Площади потока тепловых жидких входов
[0.01, 0.01, 0.01] m^2
(значение по умолчанию) | вектор с числом элементов равняется количеству тепловых гидравлических портов
Площади потока тепловых жидких входов.
Зависимости
Этот параметр активен, когда вариант блока установлен в Three inlets
.
Gravitational acceleration
— Ускорение свободного падения
9.81
м/с^2 (значение по умолчанию) | скалярный номер с модулями length/time^2
Значение ускорения свободного падения при вертикальном изменении бака. Эта константа принята постоянная по высоте бака.
Вкладка переменных
Pressure of gas volume
— Давление объема газа в начальный момент времени
0.101325
MPa (значение по умолчанию) | скалярный номер с единицами давления
Давление объема газа в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape™ использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High
приоритизировать эту переменную над другими.
Temperature of gas volume
— Температура объема газа в начальный момент времени
293.15
K (значение по умолчанию) | скалярный номер с единицами температуры
Температура объема газа в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High
приоритизировать эту переменную над другими.
Density of gas volume
— Плотность объема газа в начальный момент времени
1.2
кг/м^3 (значение по умолчанию) | скалярный номер с единицами массы/объема
Плотность объема газа в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High
приоритизировать эту переменную над другими.
Temperature of liquid volume
— Температура жидкого объема в начальный момент времени
293.15
K (значение по умолчанию) | скалярный номер с единицами температуры
Температура теплового жидкого объема в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High
приоритизировать эту переменную над другими.
Liquid level
— Высота объема жидкости в начальный момент времени
5
m (значение по умолчанию) | скалярный номер в единицах длины
Высота объема жидкости в баке в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High
приоритизировать эту переменную над другими.
Volume of liquid
— Объем тепловой жидкости в баке в начальный момент времени
5
м^3 (значение по умолчанию) | скалярный номер в модулях объема
Объем тепловой жидкости в баке в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High
приоритизировать эту переменную над другими.
Mass of liquid
— Масса тепловой жидкости в баке в начальный момент времени
5e+3
kg (значение по умолчанию) | скалярный номер в единицах массы
Масса тепловой жидкости в баке в начальный момент времени. Программное обеспечение Simscape использует этот параметр, чтобы вести начальную настройку компонента и модели. Могут быть проигнорированы начальные переменные, которые конфликтуют друг с другом или несовместимы с моделью. Установите столбец Priority на High
приоритизировать эту переменную над другими.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.
Введенный в R2017b