Centrifugal Pump (IL)

Вращательное преобразование энергии в изотермической жидкой сети

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Pumps & Motors

Описание

Модели блока Centrifugal Pump (IL) вращательное преобразование энергии от вала до жидкости в изотермической жидкой сети. Перепад давления и механический крутящий момент моделируются в зависимости от крышки насоса и приводной мощности, которые зависят от мощности насоса и определяются или аналитически или линейной интерполяцией табличных данных. Все формулировки основаны на законах подобия насоса, которые масштабируют эффективность насоса к отношению текущих к ссылочным значениям скорости вращения насоса и диаметра рабочего колеса.

Нормальная работа насоса состоит в том, когда поток перемещается от порта A до порта B с перепадом давления от порта A до порта B. Порт C является механическим ссылочным портом, сопоставленным с преобразованием регистра насоса, и порт R является механическим портом, сопоставленным с валом насоса. Можно задать нормальное операционное направление вала для системы в параметре Mechanical orientation. Если результаты симуляции в скорости вращения напротив той из вашей выбранной настройки, возвращенная скорость вала остается в 0.

Порты блока Центробежный насос

Местоположение портов блока на типичном центробежном насосе показывают ниже.

Под номинальными условиями работы жидкий вход в порте A, и жидкий выход в порте B. В то время как поддержки блока инвертировали потоки, теките из B к A, находится вне насоса нормальных условий работы. Ссылка механического устройства насоса в порте C, и крутящий момент вала и вращательная скорость передаются в порте R.

Параметризация Analytical: способность, голова и приводная мощность

Перепад давления по насосу вычисляется в зависимости от законов подобия насоса и ссылочного перепада давления:

$p_{B} - p_{A} = Δ p_{r e f} {(\frac{ω}{ω_{r e f}})}^{2} {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{2},$

где:

Δp _{касательно} является ссылочным перепадом давления, который определяется из квадратичного припадка перепада давления насоса между Maximum head at zero capacity, Nominal head и Maximum capacity at zero head.
ω является угловой скоростью вала, ω _R – ω _C.
ω _{касательно} является Reference shaft speed.
$\frac{D}{D_{r e f}}$ Impeller diameter scale factor, который может быть изменен от значения по умолчанию 1, если ваша ссылка и системные диаметры рабочего колеса отличаются. Этот блок не отражает изменения в КПД насоса, должном накачать размер.
ρ является сетевой плотностью жидкости.

Крутящий момент вала:

$τ = W_{b r a k e, r e f} \frac{ω^{2}}{ω_{r e f}^{3}} {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{5} .$

Базовая мощность сопротивления, _тормоз W_{, касательно} определяются из линейной подгонки между Nominal brake power и Brake power at zero capacity.

Ссылочная способность вычисляется как:

$q_{r e f} = \frac{\dot{m}}{ρ} \frac{ω_{r e f}}{ω} {(\frac{D_{r e f}}{D})}^{3} .$

Можно выбрать, чтобы быть предупрежденными, когда скорость потока жидкости блока становится отрицательной или превышает максимальную мощность насоса установкой Check if operating beyond normal pump operation к On.

1D параметризация табличных данных: напор и тормозная мощность в зависимости от способности

Можно смоделировать эффективность насоса как 1D функцию способности, объемного расхода через насос. Перепад давления по насосу основан на Reference head vector, ΔH _{касательно}, который является функцией ссылочной способности, q _{касательно}:

$Δ p = ρ g Δ H_{r e f} (q_{r e f}) {(\frac{ω}{ω_{r e f}})}^{2} {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{2},$

где g является ускорением свободного падения.

Крутящий момент вала основан на Reference brake power vector, W _{касательно}, который является функцией ссылочной способности:

$τ = W_{r e f} (q_{r e f}) \frac{ω^{2}}{ω_{r e f}^{3}} (\frac{ρ}{ρ_{r e f}}) {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{5},$

где _ρref является Reference density. Ссылочная способность установлена как:

$q_{r e f} = \frac{\dot{m}}{ρ} (\frac{ω_{r e f}}{ω}) {(\frac{D_{r e f}}{D})}^{3},$

который затем используется для интерполяции между Reference capacity vector, Reference head vector и Reference brake power vector.

Когда симуляция находится вне нормальных условий работы насоса, крышка насоса экстраполируется линейно, и приводная мощность экстраполируется к самой близкой точке.

2D параметризация табличных данных: напор и тормозная мощность в зависимости от скорости способности и вала

Можно смоделировать эффективность насоса как 2D функцию объемного расхода и скорости вращения. Перепад давления по насосу является функцией Head table, H(q,w), _ΔHref, который является функцией ссылочной способности, _qref, и скорости вала, ω:

$Δ p = ρ g Δ H_{r e f} (q_{r e f}, ω) {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{2} .$

Крутящий момент вала вычисляется в зависимости от Brake power table, Wb(q,w), _Wref, который является функцией ссылочной способности, _qref, и скорости вала, ω:

$τ = \frac{W_{r e f} (q_{r e f}, ω)}{ω} (\frac{ρ}{ρ_{r e f}}) {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{5} .$

Ссылочная способность вычисляется как:

$q_{r e f} = \frac{\dot{m}}{ρ} {(\frac{D_{r e f}}{D})}^{3} .$

Предопределенная параметризация

Предварительная параметризация блока Centrifugal Pump (IL) с данными производителя доступна. Эти данные позволяют вам моделировать определенный компонент поставщика.

Загружать предопределенную параметризацию,

Нажмите гиперссылку "Select a predefined parameterization" в диалоговом описании блока Centrifugal Pump (IL).
Выберите часть из выпадающего меню и нажмите Update block with selected part.
Если вы изменяете какие-либо установки параметров после загрузки параметризации, можно проверять изменения путем нажатия на Compare block settings with selected part. Любое различие в настройках между блоком и предопределенной параметризацией отобразится в окне команды MATLAB.

Примечание

Предопределенная параметризация компонентов Simscape использует доступные источники данных для предоставления значений параметров. Техническое решение и упрощение предположений используются, чтобы заполнить для недостающих данных. В результате отклонения между симулированным и фактическим физическим поведением должны ожидаться. Чтобы гарантировать необходимую точность, необходимо подтвердить симулированное поведение против экспериментальных данных и совершенствовать модели компонента по мере необходимости.

Допущения и ограничения

Блок не составляет динамическое давление в насосе. Расчетная голова происходит только из-за статического давления.
Блок не рассчитывает снижение давления из-за трения или переменных площадей потока.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая точка входа к насосу.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая точка выхода к насосу.

`R` — Вал
вращательное механическое устройство

Угловая скорость вала и крутящий момент.

`C` Ссылка
вращательное механическое устройство

Преобразование регистра скорости вращения и крутящего момента.

Параметры

развернуть все

`Pump parameterization` — Параметризация напора и тормозной мощности
`Capacity, head, and brake power at reference shaft speed` (значение по умолчанию) | `1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed` | `2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed`

Параметризация крышки насоса и приводной мощности.

Capacity, head, and brake power at reference shaft speed: Перепад давления насоса модели и вал закручивают с аналитической формулой.
1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed: Напор и тормозная мощность модели от табличных данных напора и тормозной мощности на данной способности.
2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed: Напор и тормозная мощность модели от табличных данных напора и тормозной мощности на данной способности и скорости вала.

`Nominal capacity` — Накачайте объемный расход
`45 lpm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальный объемный расход насоса для ссылочной угловой скорости вала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Nominal head` — Крышка насоса
`40 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальный перепад давления насоса, нормированный на силу тяжести и плотность жидкости, для ссылочной угловой скорости вала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Nominal brake power` — Накачайте степень
`0.85 kW` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальная механическая степень вала при ссылочной скорости вращения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Maximum head at zero capacity` — Максимальная крышка насоса без потока
`60 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная крышка насоса без потока при ссылочной скорости вращения. Этот параметр используется, чтобы определить ссылочный перепад давления по насосу в аналитической параметризации, чтобы соответствовать квадратному уравнению при давлении в сочетании с Nominal capacity, Nominal head и параметрами Maximum capacity at zero head.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Brake power at zero capacity` — Максимальная степень насоса без потока
`0.5 kW` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная степень насоса без потока при ссылочной скорости вращения. Этот параметр используется, чтобы определить ссылочный крутящий момент насоса в аналитической параметризации, чтобы соответствовать уравнению для ссылочного момента трения, в сочетании с Nominal brake power.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Maximum capacity at zero head` — Максимальная скорость потока жидкости с нулевой головой
`80 lpm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная жидкая загрузка с нулевой головой при ссылочной скорости вращения. Этот параметр используется, чтобы определить ссылочный перепад давления по насосу в аналитической параметризации, чтобы соответствовать квадратному уравнению при давлении в сочетании с Nominal capacity, Nominal head и параметрами Maximum head at zero capacity.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Reference shaft speed` — Ссылочная угловая скорость вала для вычислений закона подобия
`1770 rpm` | `3500 rpm` | положительная скалярная величина

Reference angular velocity для вычислений закона подобия. Значение по умолчанию зависит от установки Pump parameterization.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на также:

Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.
1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed.

`Reference capacity vector` — Объемный расход
`[16.67, 30, 40, 53.33, 66.67, 83.33] lpm` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из объемных расходов для табличной параметризации крышки насоса или приводной мощности. Этот параметр соответствует непосредственный параметрам Reference brake power vector и Reference head vector. Векторные элементы перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed.

`Reference head vector` — Вектор из значений крышки насоса для параметризации табличных данных
`[50, 47.5, 45, 40, 35, 25] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений крышки насоса для 1D табличной параметризации крышки насоса и приводной мощности. Этот параметр соответствует непосредственный параметру Reference capacity vector. Векторные элементы должны быть перечислены в порядке убывания и должны быть больше или быть равны 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed.

`Reference brake power vector` — Вектор из значений приводной мощности насоса для параметризации табличных данных
`[.6, .75, .85, .93, .98, .99] kW` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений приводной мощности насоса для 1D табличной параметризации крышки насоса и приводной мощности. Этот параметр соответствует параметру Reference capacity vector. Векторные элементы должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed.

`Capacity vector, q` — Вектор из объемного смещения для параметризации табличных данных
`[16.67, 23.33, 30, 40, 53.33, 60] lpm` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из объемных расходов для табличной параметризации крышки насоса. Этот вектор формирует независимую ось параметром Shaft speed vector, w для 2D Head table, H (q,w) и параметрами Brake power table, Wb(q,w). Векторные элементы должны быть перечислены в порядке возрастания и должны быть больше или быть равны 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed.

`Shaft speed vector, w` — Вектор из скоростей вращения для параметризации табличных данных
`[2450, 2800, 3150, 3500] rpm` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Вектор из значений угловой скорости вала для табличной параметризации крышки насоса. Этот вектор формирует независимую ось параметром Capacity vector, q для 2D Head table, H (q,w) и параметрами Brake power table, Wb(q,w). Векторные элементы должны быть перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed.

`Head table, H(q,w)` — Крышка насоса для параметризации табличных данных
`[25, 32.7, 42.5, 50; 24, 31.7, 41, 49; 22.7, 30.5, 39, 47.5; 20, 28, 36, 45; 15.7, 24, 32, 40; 12.5, 21, 29.5, 37.5] m` (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

M-by-N матрица значений крышки насоса в заданном объемном расходе и скорости вращения. Все табличные элементы должны быть больше или быть равны 0. Линейная интерполяция используется между табличными элементами. M и N являются размерами соответствующих векторов:

M является количеством векторных элементов в параметре Capacity vector, q. Все столбцы массива должны быть в строго порядке убывания. Например, H (1,1) должно быть самое большое значение в столбце, и H (M, 1) должен быть самым маленьким.
N является количеством векторных элементов в параметре Shaft speed vector, w. Все строки должны быть в строго порядке по возрастанию.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed.

`Brake power table, Wb(q,w)` — Накачайте приводную мощность для параметризации табличных данных
`[.28, .38, .5, .6; .31, .41, .55, .68; .33, .44, .6, .75; .36, .48, .65, .83; .38, .53, .72, .93; .39, .55, .75, .97] kW` (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

M-by-N матрица значений приводной мощности насоса в заданном объемном расходе и скорости вращения. Все значения должны быть больше 0. Линейная интерполяция используется между табличными элементами. M и N являются размерами соответствующих векторов:

M является количеством векторных элементов в параметре Capacity vector, q.
N является количеством векторных элементов в параметре Shaft speed vector, w. Все строки должны быть в строго порядке по возрастанию.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed.

`Impeller diameter scale factor` — Отношение диаметра модели к ссылочному диаметру для вычислений закона подобия
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение диаметра модели к ссылочному диаметру для вычислений закона подобия. Измените это значение, если существует различие между вашей ссылкой и системными диаметрами рабочего колеса, такой, тестируя масштабирование насоса. Для системных насосов, меньшего размера, чем ссылочный насос, используйте значение меньше чем 1. Для системных насосов, более крупных, чем ссылочный насос, используйте терку значения, чем 1. Этот блок не отражает изменения в КПД насоса, должном накачать размер.

`Mechanical orientation` — Вал нормальное вращательное направление
`Positive angular velocity of port R relative to port C corresponds to normal pump operation` (значение по умолчанию) | `Negative angular velocity of port R relative to port C corresponds to normal pump operation`

Вал вращательное направление для течет из порта A к B. Этот параметр идентифицирует положительное и противоположное вращение вала R относительно C.

`Reference density` — Плотность жидкости, для которой сообщают о данных о производительности насоса
`998 kg/m^3` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами массы/объема

Плотность жидкости задана в эффективности таблицы ссылок или таблицы данных. Этот параметр используется, чтобы масштабировать эффективность насоса между различными жидкостями.

`Check if operating beyond normal pump operation` — Уведомить ли, когда валу вращательные технические требования не соответствуют
`Warning` (значение по умолчанию) | `None` | `Error`

Уведомить ли, если блок действует за пределами нормальной функциональности насоса. Выберите Warning чтобы уведомить, когда скорость потока жидкости через насос меньше 0 или вне максимальной мощности насоса. Выберите Error остановить симуляцию, когда скорость потока жидкости через насос меньше 0 или вне максимальной мощности насоса.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

Примеры модели

Система смазки

Упрощенная версия системы смазки питается центробежным насосом. Система состоит из пяти главных модулей: Накачайте Модуль, Очистите Модуль, Коллектор Теплообменника, Коллектор Сопла и Блок управления. И насос и очищать модуль создаются вокруг центробежного насоса. Очищать Модуль собирает жидкость, разряженную соплами, и качает ее назад в резервуар Модуля Насоса. Блок управления генерирует команды, чтобы обойти или теплообменник, представленный как локальное сопротивление, или блок сопел. В действительной системе эти команды сгенерированы датчиками температуры, установленными в полостях смазки.

Документация

Centrifugal Pump (IL)

Описание

Параметризация Analytical: способность, голова и приводная мощность

1D параметризация табличных данных: напор и тормозная мощность в зависимости от способности

2D параметризация табличных данных: напор и тормозная мощность в зависимости от скорости способности и вала

Предопределенная параметризация

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

R — Вал вращательное механическое устройство

C Ссылка вращательное механическое устройство

Параметры

Nominal capacity — Накачайте объемный расход 45 lpm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Nominal head — Крышка насоса 40 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Nominal brake power — Накачайте степень 0.85 kW (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum head at zero capacity — Максимальная крышка насоса без потока 60 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Brake power at zero capacity — Максимальная степень насоса без потока 0.5 kW (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum capacity at zero head — Максимальная скорость потока жидкости с нулевой головой 80 lpm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Reference shaft speed — Ссылочная угловая скорость вала для вычислений закона подобия 1770 rpm | 3500 rpm | положительная скалярная величина

Зависимости

Reference capacity vector — Объемный расход [16.67, 30, 40, 53.33, 66.67, 83.33] lpm (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Reference head vector — Вектор из значений крышки насоса для параметризации табличных данных [50, 47.5, 45, 40, 35, 25] m (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Reference brake power vector — Вектор из значений приводной мощности насоса для параметризации табличных данных [.6, .75, .85, .93, .98, .99] kW (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Capacity vector, q — Вектор из объемного смещения для параметризации табличных данных [16.67, 23.33, 30, 40, 53.33, 60] lpm (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Shaft speed vector, w — Вектор из скоростей вращения для параметризации табличных данных [2450, 2800, 3150, 3500] rpm (значение по умолчанию) | 1 n вектором

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Impeller diameter scale factor — Отношение диаметра модели к ссылочному диаметру для вычислений закона подобия1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Check if operating beyond normal pump operation — Уведомить ли, когда валу вращательные технические требования не соответствуют Warning (значение по умолчанию) | None | Error

Зависимости

Примеры модели

Система смазки

Смотрите также

Темы

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`R` — Вал
вращательное механическое устройство

`C` Ссылка
вращательное механическое устройство

`Nominal capacity` — Накачайте объемный расход
`45 lpm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal head` — Крышка насоса
`40 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal brake power` — Накачайте степень
`0.85 kW` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum head at zero capacity` — Максимальная крышка насоса без потока
`60 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Brake power at zero capacity` — Максимальная степень насоса без потока
`0.5 kW` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum capacity at zero head` — Максимальная скорость потока жидкости с нулевой головой
`80 lpm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reference shaft speed` — Ссылочная угловая скорость вала для вычислений закона подобия
`1770 rpm` | `3500 rpm` | положительная скалярная величина

`Reference capacity vector` — Объемный расход
`[16.67, 30, 40, 53.33, 66.67, 83.33] lpm` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Reference head vector` — Вектор из значений крышки насоса для параметризации табличных данных
`[50, 47.5, 45, 40, 35, 25] m` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Reference brake power vector` — Вектор из значений приводной мощности насоса для параметризации табличных данных
`[.6, .75, .85, .93, .98, .99] kW` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Capacity vector, q` — Вектор из объемного смещения для параметризации табличных данных
`[16.67, 23.33, 30, 40, 53.33, 60] lpm` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Shaft speed vector, w` — Вектор из скоростей вращения для параметризации табличных данных
`[2450, 2800, 3150, 3500] rpm` (значение по умолчанию) | 1 n вектором

`Impeller diameter scale factor` — Отношение диаметра модели к ссылочному диаметру для вычислений закона подобия
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check if operating beyond normal pump operation` — Уведомить ли, когда валу вращательные технические требования не соответствуют
`Warning` (значение по умолчанию) | `None` | `Error`