Pipe (MA)

Твердый кабелепровод для сырого воздушного потока

Библиотека:
Simscape / Библиотека Основы / Сырой Воздух / Элементы

Описание

Модели блока Pipe (MA) передают динамику потока по каналу в сырой воздушной сети из-за вязких потерь на трение и конвективной теплопередачи со стенкой трубопровода. Трубопровод содержит постоянный объем сырого воздуха. Давление и температура развивается на основе сжимаемости и тепловой способности этого сырого воздушного объема. Жидкая вода уплотняет из сырого воздушного объема, когда это достигает насыщения. Дросселируемый поток происходит, когда выход достигает звукового условия.

Внимание

Воздушный поток через этот блок может дросселировать. Если блок Mass Flow Rate Source (MA) или блок Controlled Mass Flow Rate Source (MA), соединенный с блоком Pipe (MA), задают больший массовый расход жидкости, чем возможный дросселируемый массовый расход жидкости, симуляция генерирует ошибку. Для получения дополнительной информации смотрите Дросселируемый Поток.

Уравнения блока используют эти символы. Индексы aW, и g укажите на свойства сухого воздуха, водяного пара, и проследите газ, соответственно. Индекс ws указывает на водяной пар в насыщении. Индексы ABH, и S укажите на соответствующий порт. Индекс I указывает на свойства внутреннего сырого воздушного объема.

$\dot{m}$	Массовый расход жидкости
Φ	Энергетическая скорость потока жидкости
Q	Уровень теплового потока
p	Давление
ρ	Плотность
R	Определенная газовая константа
V	Объем сырого воздуха в трубопроводе
c _v	Удельная теплоемкость в постоянном объеме
c _p	Удельная теплоемкость при постоянном давлении
h	Определенная энтальпия
u	Определенная внутренняя энергия
x	Массовая часть (x _w является удельной влажностью, которая является другим термином для части массы водяного пара),
y	Мольная доля
φ	Относительная влажность
r	Отношение влажности
T	Температура
t	Время

Масса и энергетический баланс

Уровни чистого потока в сырой воздушный объем в трубопроводе

$\begin{array}{l} {\dot{m}}_{n e t} = {\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} - {\dot{m}}_{c o n d e n s e} + {\dot{m}}_{w S} + {\dot{m}}_{g S} \\ Φ_{n e t} = Φ_{A} + Φ_{B} + Q_{H} - Φ_{c o n d e n s e} + Φ_{S} \\ {\dot{m}}_{w, n e t} = {\dot{m}}_{w A} + {\dot{m}}_{w B} - {\dot{m}}_{c o n d e n s e} + {\dot{m}}_{w S} \\ {\dot{m}}_{g, n e t} = {\dot{m}}_{g A} + {\dot{m}}_{g B} + {\dot{m}}_{g S} \end{array}$

где:

$\dot{m}$ _{уплотните} уровень конденсации.
Φ _{уплотняет}, уровень энергетической потери от сжатой воды.
Φ _S является уровнем энергии, добавленной источниками газа трассировки и влажности. ${\dot{m}}_{w S}$ и ${\dot{m}}_{g S}$ массовые расходы жидкости воды и газа, соответственно, через порт S. Значения ${\dot{m}}_{w S}$ , ${\dot{m}}_{g S}$ , и Φ _S определяется влажностью и прослеживает газовые источники, соединенные с портом S трубопровода.

Сохранение массы водяного пара связывает массовый расход жидкости водяного пара с динамикой уровня влажности во внутреннем сыром воздушном объеме:

$\frac{d x_{w I}}{d t} ρ_{I} V + x_{w I} {\dot{m}}_{n e t} = {\dot{m}}_{w, n e t}$

Точно так же проследите газовое массовое сохранение, связывает массовый расход жидкости газа трассировки с динамикой уровня газа трассировки во внутреннем сыром воздушном объеме:

$\frac{d x_{g I}}{d t} ρ_{I} V + x_{g I} {\dot{m}}_{n e t} = {\dot{m}}_{g, n e t}$

Сохранение массы смеси связывает массовый расход жидкости смеси с динамикой давления, температуры и массовых частей внутреннего сырого воздушного объема:

$(\frac{1}{p_{I}} \frac{d p_{I}}{d t} - \frac{1}{T_{I}} \frac{d T_{I}}{d t}) ρ_{I} V + \frac{R_{a} - R_{w}}{R_{I}} ({\dot{m}}_{w, n e t} - x_{w} {\dot{m}}_{n e t}) + \frac{R_{a} - R_{g}}{R_{I}} ({\dot{m}}_{g, n e t} - x_{g} {\dot{m}}_{n e t}) = {\dot{m}}_{n e t}$

Наконец, энергосбережение связывает энергетическую скорость потока жидкости с динамикой давления, температуры и массовых частей внутреннего сырого воздушного объема:

$ρ_{I} c_{v I} V \frac{d T_{I}}{d t} + (u_{w I} - u_{a I}) ({\dot{m}}_{w, n e t} - x_{w} {\dot{m}}_{n e t}) + (u_{g I} - u_{a I}) ({\dot{m}}_{g, n e t} - x_{g} {\dot{m}}_{n e t}) + u_{I} {\dot{m}}_{n e t} = Φ_{n e t}$

Уравнение состояния связывает плотность смеси с давлением и температурой:

$p_{I} = ρ_{I} R_{I} T_{I}$

Смесь определенная газовая константа

$R_{I} = x_{a I} R_{a} + x_{w I} R_{w} + x_{g I} R_{g}$

Баланс импульса

Баланс импульса для каждой половины трубопровода моделирует перепад давления из-за потока импульса и вязкого трения:

$\begin{array}{l} p_{A} - p_{I} = {(\frac{{\dot{m}}_{A}}{S})}^{2} \cdot (\frac{T_{I}}{p_{I}} - \frac{T_{A}}{p_{A}}) R_{I} + Δ p_{A I} \\ p_{B} - p_{I} = {(\frac{{\dot{m}}_{B}}{S})}^{2} \cdot (\frac{T_{I}}{p_{I}} - \frac{T_{B}}{p_{B}}) R_{I} + Δ p_{B I} \end{array}$

где:

p является давлением в порте A, порте B или внутреннем узле I, как обозначено индексом.
ρ является плотностью в порте A, порте B или внутреннем узле I, как обозначено индексом.
S является площадью поперечного сечения трубопровода.
_AI Δp и _BI Δp являются падением давления из-за вязкого трения.

Падение давления из-за вязкого трения, _AI Δp и _BI Δp, зависит от режима течения. Числа Рейнольдса для каждой половины трубопровода заданы как:

$\begin{array}{l} {Re}_{A} = \frac{| {\dot{m}}_{A} | \cdot D_{h}}{S \cdot μ_{I}} \\ {Re}_{B} = \frac{| {\dot{m}}_{B} | \cdot D_{h}}{S \cdot μ_{I}} \end{array}$

где:

D _h является гидравлическим диаметром трубопровода.
μ _я - динамическая вязкость во внутреннем узле.

Если число Рейнольдса меньше значения параметра Laminar flow upper Reynolds number limit, то поток находится в ламинарном режиме течения жидкости. Если число Рейнольдса больше значения параметра Turbulent flow lower Reynolds number limit, то поток находится в режиме турбулентного течения.

В ламинарном режиме течения жидкости падение давления из-за вязкого трения:

$\begin{array}{l} Δ p_{A I_{l a m}} = f_{s h a p e} \frac{{\dot{m}}_{A} \cdot μ_{I}}{2 ρ_{I} \cdot D_{h}^{2} \cdot S} \cdot \frac{L + L_{e q v}}{2} \\ Δ p_{B I_{l a m}} = f_{s h a p e} \frac{{\dot{m}}_{B} \cdot μ_{I}}{2 ρ_{I} \cdot D_{h}^{2} \cdot S} \cdot \frac{L + L_{e q v}}{2} \end{array}$

где:

_Форма f является значением параметра Shape factor for laminar flow viscous friction.
L _eqv является значением параметра Aggregate equivalent length of local resistances.

В режиме турбулентного течения падение давления из-за вязкого трения:

$\begin{array}{l} Δ p_{A I_{t u r}} = f_{D a r c y_{A}} \frac{{\dot{m}}_{A} \cdot | {\dot{m}}_{A} |}{2 ρ_{I} \cdot D_{h} \cdot S^{2}} \cdot \frac{L + L_{e q v}}{2} \\ Δ p_{B I_{t u r}} = f_{D a r c y_{B}} \frac{{\dot{m}}_{B} \cdot | {\dot{m}}_{B} |}{2 ρ_{I} \cdot D_{h} \cdot S^{2}} \cdot \frac{L + L_{e q v}}{2} \end{array}$

где f _Дарси является коэффициентом трения Дарси в порте A или B, как обозначено индексом.

Коэффициенты трения Дарси вычисляются из корреляции Haaland:

$\begin{array}{l} f_{D a r c y_{A}} = {[- 1.8 \log (\frac{6.9}{{Re}_{A}} + {(\frac{ε_{r o u g h}}{3.7 D_{h}})}^{1.11})]}^{- 2} \\ f_{D a r c y_{B}} = {[- 1.8 \log (\frac{6.9}{{Re}_{B}} + {(\frac{ε_{r o u g h}}{3.7 D_{h}})}^{1.11})]}^{- 2} \end{array}$

где ε _грубо является значением параметра Internal surface absolute roughness.

Когда число Рейнольдса между Laminar flow upper Reynolds number limit и значениями параметров Turbulent flow lower Reynolds number limit, поток находится в переходе между ламинарным течением и турбулентным течением. Падение давления из-за вязкого трения во время области перехода следует за сглаженной связью между теми в ламинарном режиме течения жидкости и теми в режиме турбулентного течения.

Тепло, которым обмениваются со стенкой трубопровода через порт H, добавляется к энергии сырого воздушного объема, представленного внутренним узлом через уравнение энергосбережения (см. Массу и энергетический Баланс). Поэтому балансы импульса для каждой половины трубопровода, между портом A и внутренним узлом и между портом B и внутренним узлом, приняты, чтобы быть адиабатическими процессами. Адиабатические отношения:

$\begin{array}{l} h_{A} - h_{I} = {(\frac{R_{I} {\dot{m}}_{A}}{S})}^{2} [{(\frac{T_{I}}{p_{I}})}^{2} - {(\frac{T_{A}}{p_{A}})}^{2}] \\ h_{B} - h_{I} = {(\frac{R_{I} {\dot{m}}_{B}}{S})}^{2} [{(\frac{T_{I}}{p_{I}})}^{2} - {(\frac{T_{B}}{p_{B}})}^{2}] \end{array}$

где h является определенной энтальпией в порте A, порте B или внутреннем узле I, как обозначено индексом.

Конвективная теплопередача

Конвективное уравнение теплопередачи между стенкой трубопровода и внутренним сырым воздушным объемом:

$Q_{H} = Q_{c o n v} + \frac{k_{I} S_{s u r f}}{D_{h}} (T_{H} - T_{I})$

_Surf S является площадью поверхности трубопровода, _surf S = 4SL/Dh. Принимая экспоненциальное температурное распределение вдоль трубопровода, конвективная теплопередача

$Q_{c o n v} = | {\dot{m}}_{a v g} | c_{p_{a v g}} (T_{H} - T_{i n}) (1 - e^{\frac{h_{c o e f f} S_{s u r f}}{| {\dot{m}}_{a v g} | c_{p_{a v g}}}})$

где:

T _в является входной температурой в зависимости от направления потока.
${\dot{m}}_{a v g} = ({\dot{m}}_{A} - {\dot{m}}_{B}) / 2$ средний массовый расход жидкости от порта A до порта B.
$c_{p_{a v g}}$ удельная теплоемкость, оцененная при средней температуре.

Коэффициент теплопередачи, _{коэффициент} h, зависит от номера Nusselt:

$h_{c o e f f} = N u \frac{k_{a v g}}{D_{h}}$

где k _{в среднем} является теплопроводностью, оцененной при средней температуре. Номер Nusselt зависит от режима течения. Номер Nusselt в ламинарном режиме течения жидкости является постоянным и равным значению параметра Nusselt number for laminar flow heat transfer. Номер Nusselt в режиме турбулентного течения вычисляется из корреляции Гниелинского:

$N u_{t u r} = \frac{\frac{f_{D a r c y}}{8} ({Re}_{a v g} - 1000) \Pr_{a v g}}{1 + 12.7 \sqrt{\frac{f_{D a r c y}}{8}} (\Pr_{a v g}^{2 / 3} - 1)}$

где Pr _{в среднем} является числом Прандтля, оцененным при средней температуре. Среднее число Рейнольдса

${Re}_{a v g} = \frac{| {\dot{m}}_{a v g} | D_{h}}{S μ_{a v g}}$

где μ _{в среднем} является динамической вязкостью, оцененной при средней температуре. Когда среднее число Рейнольдса между Laminar flow upper Reynolds number limit и значениями параметров Turbulent flow lower Reynolds number limit, номер Nusselt следует за плавным переходом между ламинарными и турбулентными числовыми значениями Nusselt.

Насыщение и конденсация

Когда сырой воздушный объем достигает насыщения, конденсация может произойти. Удельная влажность в насыщении

$x_{w s I} = φ_{w s} \frac{R_{I}}{R_{w}} \frac{p_{w s I}}{p_{I}}$

где:

φ _ws является относительной влажностью в насыщении (обычно 1).
p_wsI является давлением насыщения водяного пара, оцененным в T _I.

Уровень конденсации

${\dot{m}}_{c o n d e n s e} = {\begin{array}{l} 0, & если x_{w I} \leq x_{w s I} \\ \frac{x_{w I} - x_{w s I}}{τ_{c o n d e n s e}} ρ_{I} V, & если x_{w I} > x_{w s I} \end{array}$

то, где τ _{уплотняет}, является значением параметра Condensation time constant.

Сжатая вода вычтена из сырого воздушного объема, как показано в уравнениях сохранения. Энергия, сопоставленная со сжатой водой,

$Φ_{c o n d e n s e} = {\dot{m}}_{c o n d e n s e} (h_{w I} - Δ h_{v a p I})$

где Δh _Вапи является определенной энтальпией испарения, оцененного в T _I.

Другая влажность и количества газа трассировки связаны друг с другом можно следующим образом:

$\begin{array}{l} φ_{w I} = \frac{y_{w I} p_{I}}{p_{w s I}} \\ y_{w I} = \frac{x_{w I} R_{w}}{R_{I}} \\ r_{w I} = \frac{x_{w I}}{1 - x_{w I}} \\ y_{g I} = \frac{x_{g I} R_{g}}{R_{I}} \\ x_{a I} + x_{w I} + x_{g I} = 1 \end{array}$

Дросселируемый поток

Недросселируемое давление в порте A или B является значением соответствующей переменной Across в том порте:

$\begin{array}{l} p_{A_{u n c h o k e d}} = A P \\ p_{B_{u n c h o k e d}} = B P \end{array}$

Однако переменные давления порта, используемые в уравнениях баланса импульса, p _A и p _B, не обязательно совпадают с давлением через переменные A.p и B.p потому что выход трубопровода может дросселировать. Дросселируемый поток происходит, когда нисходящее давление является достаточно низким. В той точке поток зависит только от условий во входе. Поэтому, когда дросселируется, давление выхода (p _A или p _B, какой бы ни выход) не может уменьшиться далее даже если давление в нисходящем направлении, представленный A.p или B.p, продолжает уменьшаться.

Дросселирование может появиться при выходе трубопровода, но не во входе трубопровода. Поэтому, если порт A является входом, то p = A.p. Если порт A является выходом, то

$p_{A} = {\begin{array}{l} A . p, & если A . p \geq p_{A_{c h o k e d}} \\ p_{A_{c h o k e d}}, & если A . p < p_{A_{c h o k e d}} \end{array}$

Точно так же, если порт B является входом, то p _B = B.p. Если порт B является выходом, то

$p_{B} = {\begin{array}{l} B . p, & если B . p \geq p_{B_{c h o k e d}} \\ p_{B_{c h o k e d}}, & если B . p < p_{B_{c h o k e d}} \end{array}$

Дросселируемые давления в портах A и B выведены из баланса импульса путем предположения, что скорость выхода равна скорости звука:

$\begin{array}{l} p_{A_{c h o k e d}} - p_{I} = p_{A_{c h o k e d}} (\frac{p_{A_{c h o k e d}} T_{I}}{p_{I} T_{A}} - 1) \frac{c_{p_{A}}}{c_{v_{I}}} + Δ p_{A I} \\ p_{B_{c h o k e d}} - p_{I} = p_{B_{c h o k e d}} (\frac{p_{B_{c h o k e d}} T_{I}}{p_{I} T_{B}} - 1) \frac{c_{p_{B}}}{c_{v_{I}}} + Δ p_{B I} \end{array}$

Переменные

Чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках до симуляции, используйте вкладку Variables в диалоговом окне блока (или раздел Variables в блоке Property Inspector). Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках и Начальные условия для Блоков с Конечным Сырым Воздушным Объемом.

Допущения и ограничения

Стенка трубопровода совершенно тверда.
Поток полностью разрабатывается. Потери на трение и теплопередача не включают эффекты входа.
Эффект силы тяжести незначителен.
Инерция жидкости незначительна.
Этот блок не моделирует сверхзвуковой поток.

Порты

Вывод

развернуть все

`W` — Уровень измерения конденсации, kg/s
физический сигнал

Выходной порт физического сигнала, который измеряет уровень конденсации в трубопроводе.

`F` — Векторный физический сигнал, содержащий давление, температуру, влажность и данные об уровнях газа трассировки
вектор физического сигнала

Выходной порт физического сигнала, который выводит векторный сигнал. Вектор содержит давление (в Па), температура (в K), уровень влажности и измерения уровня газа трассировки в компоненте. Используйте блок Measurement Selector (MA), чтобы распаковать этот векторный сигнал.

Сохранение

развернуть все

`A` — Вставьте или выход
сырой воздух

Сырой воздушный порт сохранения сопоставлен с входом или выходом трубопровода. Этот блок не имеет никакой внутренней направленности.

`B` — Вставьте или выход
сырой воздух

`H` — Температура стенки трубопровода
тепловой

Тепловой порт сохранения сопоставлен с температурой стенки трубопровода. Блок включает конвективную теплопередачу между сырой воздушной смесью в трубопроводе и стенкой трубопровода.

`S` — Введите или извлеките влажность и проследите газ
сырой воздушный источник

Соедините этот порт с портом S блока из библиотеки Moisture & Trace Gas Sources, чтобы добавить или удалить влажность и проследить газ. Для получения дополнительной информации смотрите Используя Источники Газа Влажности и Трассировки.

Зависимости

Этот порт отображается, только если вы устанавливаете параметр Moisture and trace gas source на Controlled.

Параметры

развернуть все

Основной

`Pipe length` — Длина трубопровода
`5 m` (значение по умолчанию)

Длина трубопровода вдоль направления потока.

`Cross-sectional area` — Внутренняя область трубопровода
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

Внутренняя область трубопровода, нормального к направлению потока.

`Hydraulic diameter` — Диаметр эквивалентного цилиндрического трубопровода с той же площадью поперечного сечения
`0.1 m` (значение по умолчанию)

Диаметр эквивалентного цилиндрического трубопровода с той же площадью поперечного сечения.

Трение и теплопередача

`Aggregate equivalent length of local resistances` — Объединенная продолжительность всех локальных сопротивлений, существующих в трубопроводе
`0.1 m` (значение по умолчанию)

Объединенная продолжительность всех локальных сопротивлений, существующих в трубопроводе. Локальные сопротивления включают повороты, подборы кривой, арматуры, и передают по каналу входы и выходы. Эффект локальных сопротивлений состоит в том, чтобы увеличить эффективную длину сегмента трубопровода. Эта длина добавляется к геометрической длине трубопровода только для вычислений трения. Сырой воздушный объем зависит только от геометрической длины трубопровода, заданной параметром Pipe length.

`Internal surface absolute roughness` — Средняя глубина всей поверхности дезертирует на внутренней поверхности трубопровода
`15e-6 m` (значение по умолчанию)

Средняя глубина всей поверхности дезертирует на внутренней поверхности трубопровода, который влияет на падение давления в режиме турбулентного течения.

`Laminar flow upper Reynolds number limit` — Число Рейнольдса, выше которого поток начинается к переходу от ламинарного к турбулентному
2000 (значение по умолчанию)

Число Рейнольдса, выше которого поток начинается к переходу от ламинарного к турбулентному. Этот номер равняется максимальному значению числа Рейнольдса, соответствующему полностью разработанному ламинарному течению.

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` — Число Рейнольдса, ниже которого поток начинает переходить от турбулентного до ламинарного
4000 (значение по умолчанию)

Число Рейнольдса, ниже которого поток начинает переходить от турбулентного до ламинарного. Этот номер равняется минимальному числу Рейнольдса, соответствующему полностью разработанному турбулентному течению.

`Shape factor for laminar flow viscous friction` — Эффект геометрии трубопровода на вязких потерях на трение
64 (значение по умолчанию)

Безразмерный коэффициент, который кодирует эффект трубопровода перекрестная частная геометрия на вязких потерях на трение в ламинарном режиме течения жидкости. Типичные значения 64 для круглого сечения, 57 для квадратного сечения, 62 для прямоугольного сечения с соотношением сторон 2, и 96 для тонкого кольцевого сечения [1].

`Nusselt number for laminar flow heat transfer` — Отношение конвективных к проводящей теплопередаче
3.66 (значение по умолчанию)

Отношение конвективных к проводящей теплопередаче в ламинарном режиме течения жидкости. Его значение зависит от трубопровода перекрестная частная геометрия и стенка трубопровода тепловые граничные условия, такие как постоянный температурный или постоянный поток тепла. Типичное значение 3.66 для круглого сечения с постоянной температурой стенки [2].

Влажность и газ трассировки

`Relative humidity at saturation` — Относительная влажность, выше которой происходит конденсация
1 (значение по умолчанию)

Относительная влажность, выше которой происходит конденсация.

`Condensation time constant` — Масштаб времени для конденсации
`1e-3 s` (значение по умолчанию)

Характеристический масштаб времени, в котором перенасыщенный сырой воздушный объем возвращается к насыщению путем сжатия избыточной влажности.

`Moisture and trace gas source` — Влажность модели и уровни газа трассировки
`None` (значение по умолчанию) | `Constant` | `Controlled`

Этот параметр управляет видимостью порта S и предоставляет эти возможности для моделирования влажности и уровней газа трассировки в компоненте:

None — Никакой газ влажности или трассировки введен в или извлечен из блока. Порт S скрыт. Это значение по умолчанию.
Constant — Влажность и газ трассировки введены в или извлечены из блока на постоянном уровне. Те же параметры как в Moisture Source (MA) и блоках Trace Gas Source (MA) становятся доступными в разделе Moisture and Trace Gas интерфейса блока. Порт S скрыт.
Controlled — Влажность и газ трассировки введены в или извлечены из блока на изменяющемся во времени уровне. Порт S осушен. Соедините Controlled Moisture Source (MA) и блоки Controlled Trace Gas Source (MA) к этому порту.

`Moisture added or removed` — Выберите, добавляет ли блок или удаляет влажность как водяной пар или жидкую воду
`Vapor` (значение по умолчанию) | `Liquid`

Выберите, добавляет ли блок или удаляет влажность как водяной пар или жидкую воду:

Vapor — Энтальпия добавленной или удаленной влажности соответствует энтальпии водяного пара, который больше водяного пара жидкой воды.
Liquid — Энтальпия добавленной или удаленной влажности соответствует энтальпии жидкой воды, которая меньше воды водяного пара.

Зависимости

Enabled, когда параметр Moisture and trace gas source устанавливается на Constant.

`Rate of added moisture` — Постоянный массовый расход жидкости через блок
`0 kg/s` (значение по умолчанию)

Массовый расход жидкости водяного пара через блок. Положительное значение добавляет влажность в связанный сырой воздушный объем. Отрицательная величина извлекает влажность из того объема.

Зависимости

Enabled, когда параметр Moisture and trace gas source устанавливается на Constant.

`Added moisture temperature specification` — Выберите метод спецификации для температуры добавленной влажности
`Atmospheric temperature` (значение по умолчанию) | `Specified temperature`

Выберите метод спецификации для температуры влажности:

Atmospheric temperature — Используйте атмосферную температуру, заданную блоком Moist Air Properties (MA), соединенным со схемой.
Specified temperature — Задайте значение при помощи параметра Temperature of added moisture.

Зависимости

Enabled, когда параметр Moisture and trace gas source устанавливается на Constant.

`Temperature of added moisture` — Температура влажности
`293.15 K` (значение по умолчанию)

Введите желаемую температуру добавленной влажности. Эта температура остается постоянной в процессе моделирования. Блок использует это значение, чтобы оценить определенную энтальпию добавленной влажности только. Определенная энтальпия удаленной влажности основана на температуре связанного сырого воздушного объема.

Зависимости

Enabled, когда параметр Added moisture temperature specification устанавливается на Specified temperature.

`Rate of added trace gas` — Постоянный массовый расход жидкости через блок
`0 kg/s` (значение по умолчанию)

Проследите газовый массовый расход жидкости через блок. Положительное значение добавляет газ трассировки в связанный сырой воздушный объем. Отрицательная величина извлекает газ трассировки из того объема.

Зависимости

Enabled, когда параметр Moisture and trace gas source устанавливается на Constant.

`Added trace gas temperature specification` — Выберите метод спецификации для температуры добавленного газа трассировки
`Atmospheric temperature` (значение по умолчанию) | `Specified temperature`

Выберите метод спецификации для температуры газа трассировки:

Atmospheric temperature — Используйте атмосферную температуру, заданную блоком Moist Air Properties (MA), соединенным со схемой.
Specified temperature — Задайте значение при помощи параметра Temperature of added trace gas.

Зависимости

Enabled, когда параметр Moisture and trace gas source устанавливается на Constant.

`Temperature of added trace gas` — Проследите температуру газа
`293.15 K` (значение по умолчанию)

Введите желаемую температуру добавленного газа трассировки. Эта температура остается постоянной в процессе моделирования. Блок использует это значение, чтобы оценить определенную энтальпию добавленного газа трассировки только. Определенная энтальпия удаленного газа трассировки основана на температуре связанного сырого воздушного объема.

Зависимости

Enabled, когда параметр Added trace gas temperature specification устанавливается на Specified temperature.

Примеры модели

Система контроля за состоянием окружающей среды самолета

Моделирует систему контроля за состоянием окружающей среды (ECS) самолета, которая регулирует давление, температуру, влажность и озон (O3), чтобы обеспечить удобную и безопасную среду каюты. Охлаждение и сушка обеспечивается воздушной машиной цикла (ACM), которая действует в качестве обратного Цикла Брайтона, чтобы удалить тепло из герметичного горячего воздуха выхода за край механизма. Некоторый горячий воздух выхода за край смешан непосредственно с выходом ACM, чтобы скорректировать температуру. Герметизация обеспечена клапаном оттока в каюте. Эта модель симулирует ECS, действующий от горячего состояния грунта до холодного условия круиза и назад к холодному состоянию грунта.

Медицинский вентилятор с моделью легкого

Моделирует положительное давление медицинская система вентилятора. Предварительно установленная скорость потока жидкости предоставляется пациенту. Легкие моделируются с Поступательным Механическим Конвертером (MA), который преобразует сырое давление воздуха в поступательное движение. Путем установки Интерфейсной площади поперечного сечения на единицу смещение в механической поступательной сети становится прокси для объема, сила становится прокси при давлении, коэффициент упругости становится прокси для дыхательной диэлектрической емкости, и коэффициент демпфирования становится прокси для дыхательного сопротивления.

Пневматический привод с влажностью

Как Библиотекой Основы Simscape™ сырые воздушные компоненты можно пользоваться, чтобы смоделировать пневматический привод, действующий во влажной среде. Распределительный клапан является подсистемой, состоявшей из четырех Переменных Локальных Ограничений (MA) блоки, и Привод Двойного действия является подсистемой, состоявшей из двух Поступательных Механических Конвертеров (MA) блоки в противоположной механической ориентации.

Ссылки

[1] Белый, F. M. гидроаэромеханика. 7-й Эд, разделите 6.8. McGraw-Hill, 2011.

[2] Cengel, Y. A. теплопередача и перемещение массы – практический подход. 3-й Эд, разделите 8.5. McGraw-Hill, 2007.

Документация

Pipe (MA)

Описание

Масса и энергетический баланс

Баланс импульса

Конвективная теплопередача

Насыщение и конденсация

Дросселируемый поток

Переменные

Допущения и ограничения

Порты

Вывод

W — Уровень измерения конденсации, kg/s физический сигнал

F — Векторный физический сигнал, содержащий давление, температуру, влажность и данные об уровнях газа трассировки вектор физического сигнала

Сохранение

A — Вставьте или выход сырой воздух

B — Вставьте или выход сырой воздух

H — Температура стенки трубопровода тепловой

S — Введите или извлеките влажность и проследите газ сырой воздушный источник

Зависимости

Параметры

Основной

Pipe length — Длина трубопровода 5 m (значение по умолчанию)

Cross-sectional area — Внутренняя область трубопровода 0.01 m^2 (значение по умолчанию)

Hydraulic diameter — Диаметр эквивалентного цилиндрического трубопровода с той же площадью поперечного сечения 0.1 m (значение по умолчанию)

Трение и теплопередача

Aggregate equivalent length of local resistances — Объединенная продолжительность всех локальных сопротивлений, существующих в трубопроводе 0.1 m (значение по умолчанию)

Internal surface absolute roughness — Средняя глубина всей поверхности дезертирует на внутренней поверхности трубопровода 15e-6 m (значение по умолчанию)

Laminar flow upper Reynolds number limit — Число Рейнольдса, выше которого поток начинается к переходу от ламинарного к турбулентному2000 (значение по умолчанию)

Turbulent flow lower Reynolds number limit — Число Рейнольдса, ниже которого поток начинает переходить от турбулентного до ламинарного4000 (значение по умолчанию)

Shape factor for laminar flow viscous friction — Эффект геометрии трубопровода на вязких потерях на трение64 (значение по умолчанию)

Nusselt number for laminar flow heat transfer — Отношение конвективных к проводящей теплопередаче3.66 (значение по умолчанию)

Влажность и газ трассировки

Relative humidity at saturation — Относительная влажность, выше которой происходит конденсация1 (значение по умолчанию)

Condensation time constant — Масштаб времени для конденсации 1e-3 s (значение по умолчанию)

Moisture and trace gas source — Влажность модели и уровни газа трассировки None (значение по умолчанию) | Constant | Controlled

Moisture added or removed — Выберите, добавляет ли блок или удаляет влажность как водяной пар или жидкую воду Vapor (значение по умолчанию) | Liquid

Зависимости

Rate of added moisture — Постоянный массовый расход жидкости через блок 0 kg/s (значение по умолчанию)

Зависимости

Added moisture temperature specification — Выберите метод спецификации для температуры добавленной влажности Atmospheric temperature (значение по умолчанию) | Specified temperature

Зависимости

Temperature of added moisture — Температура влажности 293.15 K (значение по умолчанию)

Зависимости

Rate of added trace gas — Постоянный массовый расход жидкости через блок 0 kg/s (значение по умолчанию)

Зависимости

Added trace gas temperature specification — Выберите метод спецификации для температуры добавленного газа трассировки Atmospheric temperature (значение по умолчанию) | Specified temperature

Зависимости

Temperature of added trace gas — Проследите температуру газа 293.15 K (значение по умолчанию)

Зависимости

Примеры модели

Система контроля за состоянием окружающей среды самолета

Медицинский вентилятор с моделью легкого

Пневматический привод с влажностью

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Темы

Документация Simscape

Поддержка

`W` — Уровень измерения конденсации, kg/s
физический сигнал

`F` — Векторный физический сигнал, содержащий давление, температуру, влажность и данные об уровнях газа трассировки
вектор физического сигнала

`A` — Вставьте или выход
сырой воздух

`B` — Вставьте или выход
сырой воздух

`H` — Температура стенки трубопровода
тепловой

`S` — Введите или извлеките влажность и проследите газ
сырой воздушный источник

`Pipe length` — Длина трубопровода
`5 m` (значение по умолчанию)

`Cross-sectional area` — Внутренняя область трубопровода
`0.01 m^2` (значение по умолчанию)

`Hydraulic diameter` — Диаметр эквивалентного цилиндрического трубопровода с той же площадью поперечного сечения
`0.1 m` (значение по умолчанию)

`Aggregate equivalent length of local resistances` — Объединенная продолжительность всех локальных сопротивлений, существующих в трубопроводе
`0.1 m` (значение по умолчанию)

`Internal surface absolute roughness` — Средняя глубина всей поверхности дезертирует на внутренней поверхности трубопровода
`15e-6 m` (значение по умолчанию)

`Laminar flow upper Reynolds number limit` — Число Рейнольдса, выше которого поток начинается к переходу от ламинарного к турбулентному
2000 (значение по умолчанию)

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` — Число Рейнольдса, ниже которого поток начинает переходить от турбулентного до ламинарного
4000 (значение по умолчанию)

`Shape factor for laminar flow viscous friction` — Эффект геометрии трубопровода на вязких потерях на трение
64 (значение по умолчанию)

`Nusselt number for laminar flow heat transfer` — Отношение конвективных к проводящей теплопередаче
3.66 (значение по умолчанию)

`Relative humidity at saturation` — Относительная влажность, выше которой происходит конденсация
1 (значение по умолчанию)

`Condensation time constant` — Масштаб времени для конденсации
`1e-3 s` (значение по умолчанию)

`Moisture and trace gas source` — Влажность модели и уровни газа трассировки
`None` (значение по умолчанию) | `Constant` | `Controlled`

`Moisture added or removed` — Выберите, добавляет ли блок или удаляет влажность как водяной пар или жидкую воду
`Vapor` (значение по умолчанию) | `Liquid`

`Rate of added moisture` — Постоянный массовый расход жидкости через блок
`0 kg/s` (значение по умолчанию)

`Added moisture temperature specification` — Выберите метод спецификации для температуры добавленной влажности
`Atmospheric temperature` (значение по умолчанию) | `Specified temperature`

`Temperature of added moisture` — Температура влажности
`293.15 K` (значение по умолчанию)

`Rate of added trace gas` — Постоянный массовый расход жидкости через блок
`0 kg/s` (значение по умолчанию)

`Added trace gas temperature specification` — Выберите метод спецификации для температуры добавленного газа трассировки
`Atmospheric temperature` (значение по умолчанию) | `Specified temperature`

`Temperature of added trace gas` — Проследите температуру газа
`293.15 K` (значение по умолчанию)

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.