Thermostatic Expansion Valve (2P)

Клапан контроля потока, который обеспечивает перегрев испарителя для использования в циклах охлаждения

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Жидкости / Двухфазная Жидкость / Valves & Orifices / Клапаны контроля потока

Описание

Блок Thermostatic Expansion Valve (2P) моделирует клапан с перепадом давления, который обеспечивает перегрев испарителя в двухфазной гидросистеме. Этот клапан обычно помещается между конденсатором и испарителем в системе охлаждения и обеспечивает определенный температурный дифференциал путем модерирования потока в испаритель.

Когда перегрев, различие в температуре между паром при выходе испарителя и жидкой температуре испарения, достигает Static (minimum) evaporator superheat, завершений клапана. Это уменьшает поток через испаритель, который уменьшает теплопередачу в испарителе и увеличивает выходную температуру испарителя. Когда вы включаете максимальное давление или температурный предел параметром MOP limit for evaporating pressure, завершения клапана, когда предел превышен.

Датчик лампы в порте S измеряет выходную температуру испарителя. Если клапан в вашей системе имеет внешнюю эквализацию давления, давление выхода испарителя моделируется связью линии от испарителя до порта E. В противном случае давление в порте B используется для внутренней эквализации давления. Блок балансирует давление лампы, которое действует, чтобы открыть клапан с давлением эквализации клапана, которое действует, чтобы закрыть клапан.

Площадь открытия

Клапан действует, в основном, чтобы управлять массовым расходом жидкости между конденсатором и испарителем путем регулирования эффективной открытой области, эффективности S. Массовый расход жидкости вычисляется как

m˙=Seff2vinΔp(Δp2−Δplam2)0.25,

где:

  • v в является входом определенный объем или объем жидкости на единицу массы.

  • Δp является перепадом давления по клапану, p – p B.

  • Бегство Δp является порогом давления для переходного потока. Ниже этого значения поток ламинарен. Это вычисляется как:

    Δplam=pA+pB2(1−Blam),

    где бегством B является Laminar flow pressure ratio.

Эффективная область клапана зависит от перепада давлений между измеренным давлением, лампой p и давлением эквализации, p eq:

Seff=β[(pbulb−peq)−psat(Tevap+ΔTstatic)−psat(Tevap)],

где:

  • β является клапаном, постоянным определенный из номинальных условий работы. Смотрите Определение β от Номинальных Условий для получения дополнительной информации.

  • p находился, жидкое давление насыщения, которое является функцией температуры и оцененный при обозначенных температурах. psat(Tevap+ΔTstatic) является давлением насыщения в Tevap+ΔTstatic.

  • T evap является Nominal evaporating temperature.

  • Статическим ΔT является Static (minimum) evaporator superheat.

  • pbulb является жидким давлением лампы. Давление лампы является давлением насыщения, pbulb=psat(Tbulb), если ограничение давления не включено, и максимальное давление было достигнуто; смотрите предел MOP для испарения давления для получения дополнительной информации. Tbulb является температурой жидкости лампы.

  • p eq зависит от установки эквализации давления клапана:

    • Если Pressure equalization установлен в Internal pressure equalization, p eq является давлением в порте B.

    • Если Pressure equalization установлен в External pressure equalization, p eq является давлением в порте E.

Эффективная область клапана имеет пределы. Минимальная эффективная область клапана, Seff,min,

Seff,min=fleakSeff,nom,

где fleak является Closed valve leakage flow as a fraction of nominal flow. Номинальная эффективная область клапана, Seff,nom и максимальная эффективная область клапана обсуждены в Определении β от Номинальных Условий.

Определение β от номинальных условий

β представляет отношение между номинальным перегревом испарителя и номинальной способностью испарителя, уровнем теплопередачи между этими двумя жидкостями в испарителе:

β=Seff,nom[psat(Tevap+ΔTnom)−psat(Tevap)],

где psat(Tevap+ΔTnom) является давлением насыщения в сумме Nominal evaporating temperature и Nominal (static + opening) evaporator superheat.

Номинальная эффективная область клапана, эффективность S, имя, вычисляется как функция номинального конденсатора и термодинамики испарителя:

Seff,nom=[Qnomcp,evapΔTnom+hevap−hcond+cp,condΔTsub]2vcond(psat(Tcond)−psat(Tevap)),

где:

  • Tcond является Nominal condensing temperature.

  • vcond является жидким определенным объемом в Tcond.

  • Qnom является Nominal evaporator capacity.

  • cp,evap является удельной теплоемкостью пара в Tevap.

  • hevap является паром определенная энтальпия в Tevap.

  • cp,cond является жидкой удельной теплоемкостью в Tcond.

  • hcond является жидкой определенной энтальпией в Tcond.

  • ΔTsub является Nominal condenser subcooling. Подохлаждение является различием в температуре между конденсаторным выходом и температуре сжатия.

Максимальная эффективная площадь клапана определяется таким же образом как Seff,nom, но вместо этого использует Maximum evaporator capacity вместо Nominal evaporator capacity.

Эквализация давления

Давление эквализации является давлением при выходе испарителя, который управляет удобством использования клапана. В физических системах с низким падением давления в испарителе из-за вязкого трения, эквализация давления может произойти внутренне с давлением в порте B. Это упоминается как внутренняя эквализация давления. В системах с большими потерями соедините порт выхода испарителя с блоком клапана в порте E.

Предел MOP для испарения давления

Можно ограничить максимальным давлением в испарителе путем определения максимального давления или сопоставленной температуры параметром MOP limit for evaporating pressure. Если включено, клапан закрывается, когда температура лампы превышает температуру, сопоставленную с максимальным давлением лампы, и открывается, если давление уменьшает. Если MOP limit for evaporating pressure установлен в Off, или измеренное давление ниже предела, pbulb=psat(Tbulb). Если включено, когда измерение превышает предел, давление лампы остается в

pbulb=pbulb,MOPTbulb,MOPTbulb,

где:

  • Лампа p, MOP является функцией Maximum operating pressure, p eq, MOP или давление, сопоставленное с Maximum operating temperature и номинальной температурой испарителя:

    pbulb,MOP=peq,MOP+psat(Tevap+ΔTstatic)−psat(Tevap).

  • Лампа T является температурой жидкости лампы. Это - температура в порте S, если Bulb temperature dynamics установлен в Off. Задержка первого порядка применяется к температуре лампы, если Bulb temperature dynamics установлен в On.

  • Лампа T, MOP является связанной температурой при давлении лампа p, MOP.

Динамика температуры лампы

Можно смоделировать лампу динамический ответ на изменяющиеся температуры установкой Bulb temperature dynamics к On. Это вводит задержку первой степени в измеренной температуре:

dTbulbdt=TS−Tbulbτbulb,

где:

  • T S является температурой в порте S. Если движущие силы лампы не моделируются, это - лампа T.

  • Лампой τ является Bulb thermal time constant.

Уравнения сохранения

Масса сохраняется через клапан:

m˙A+m˙B=0,

где:

  • m˙A массовый расход жидкости в порте A.

  • m˙B массовый расход жидкости в порте B.

Обратные потоки численно поддерживаются, однако, блок клапана не спроектирован для, течет из порта B к порту A.

Энергетический поток также сохраняется через клапан:

ΦA+ΦB=0,

где:

  • Φ A является энергетической скоростью потока жидкости в порте A.

  • Φ B является энергетической скоростью потока жидкости в порте B.

Порты

Сохранение

развернуть все

Клапан вставил порт. Соедините этот порт с выходом конденсаторного или жидкого приемника в модели цикла охлаждения.

Порт выхода клапана. Соедините этот порт с входом испарителя в модели цикла охлаждения.

Порт измерения температуры, представляющий распознающуюся лампу. Соедините этот порт с портом выхода испарителя. Работа клапана основана на сравнении обнаруженной температуры в S к жидкой температуре насыщения.

Нет никакой скорости потока жидкости массы или энергии через порт S.

Порт измерения давления, представляющий линию эквализации давления. Соедините этот порт с портом выхода испарителя.

Нет никакой скорости потока жидкости массы или энергии через порт E.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Pressure equalization на External pressure equalization.

Параметры

развернуть все

Уровень теплопередачи в системном испарителе под номинальными условиями работы. Это наборы параметров операционные условия термостатического клапана расширения.

Максимальный уровень теплопередачи в системном испарителе. В большинстве циклов охлаждения это значение составляет 20% к на 50% большему, чем Nominal evaporator capacity. Это наборы параметров максимальные условия работы для термостатического клапана расширения.

Охлаждающая температура насыщения в испарителе под номинальными условиями работы.

Минимальное позволенное различие между перегретой температурой пара при выходе испарителя и Nominal evaporating temperature. Если операционное различие падает ниже этого значения, клапан закрывается.

Различие между перегретой температурой пара при выходе испарителя и Nominal evaporating temperature под номинальными условиями работы. Клапан обеспечивает это значение путем корректировки его открытой области, чтобы позволить более или менее жидкий в испаритель.

Охлаждающая температура насыщения в конденсаторе под номинальными условиями работы.

Различие между Nominal condensing temperature и жидкой температурой при конденсаторном выходе под номинальными условиями работы.

Местоположение измерения давления. Установите это на Internal pressure equalization измерять давление испарителя в порте B. Установите этот параметр на External pressure equalization измерять давление испарителя в порте E, который соединяется с выходом испарителя. Эта установка зависит от проекта термостатического клапана расширения.

Разрешить ли пределы давления в испарителе. Опции:

  • Off: Нет никакого предела давления. Клапан открывается и завершения, базирующиеся только на перегреве испарителя.

  • On - Specify maximum operating pressure: Эта установка устанавливает верхнюю границу испаряющегося давления и температуры. Клапан закрывается, когда это давление достигнуто.

  • On - Specify maximum operating temperature: Эта установка устанавливает верхнюю границу испаряющегося давления и температуры. Клапан закрывается, когда эта температура достигнута.

Максимальное допустимое давление насыщения в испарителе.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите MOP limit for evaporating pressure на On - Specify maximum operating pressure.

Максимальная допустимая температура насыщения в испарителе.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите MOP limit for evaporating pressure на On - Specify maximum operating temperature.

Смоделировать ли тепловую динамику в измерении температуры. Когда установлено в On, температура жидкости лампы изолирует температуру охлаждения. Bulb thermal time constant определяет ответ задержки.

Постоянная времени первого порядка для задержки температуры жидкости лампы. Измеренная температура задерживается относительно охлаждающей температуры в порте S. Постоянная времени пропорциональна количеству тепла лампы (включая любой балласт) и обратно пропорциональна тепловой проводимости через тепловую поверхность контакта.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Bulb temperature dynamics на On.

Площадь поперечного сечения соединения трубопроводов в портах A и B.

Часть утечки к номинальному потоку через клапан, когда это закрывается. Ненулевое значение улучшает числовую устойчивость в гидросистеме.

Отношение давления выхода испарителя на испаритель вставило давление в который жидкие переходы между ламинарными и турбулентными режимами. Падение давления соответствует массовому расходу жидкости линейно в ламинарных течениях и квадратично в турбулентных течениях.

Ссылки

[1] Имз, Иэн В., Адриано Милаццо и Грем Г. Медман. "Моделируя термостатические клапаны расширения". Международный журнал охлаждения 38 (февраль 2014): 189-97.

Введенный в R2020b

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте