Pressure Relief Valve (2P)

Регулятор давления в двухфазной гидросистеме

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Двухфазная Жидкость / Valves & Orifices / Клапаны регулировки давления

Описание

Блок Pressure Relief Valve (2P) моделирует управляющий давлением предохранительный клапан в двухфазной гидросистеме. Клапан открывается, когда давление превышает давление набора. Задайте перепад давления, который открывает клапан в параметре Set pressure specification, который может быть перепадом давлений между портами A и B или абсолютным давлением в порте A. Когда вы устанавливаете Set pressure control на Controlled, давление набора варьируется согласно входному сигналу в порте Ps.

Свойства жидкости в клапане вычисляются от входных условий. Нет никакого теплообмена между жидкостью и средой, и поэтому фазовый переход в клапане только происходит из-за перепада давления или распространенного фазового перехода от другой части модели.

Много параметров блоков основаны на номинальных условиях работы, которые соответствуют оцененной эффективности клапана, такой как спецификация в таблице данных производителя.

Регулирование давления

Клапан открывается, когда давление при клапане, _pcontrol, превышает Set pressure differential, _pset. Клапан полностью открыт, когда давление управления достигает конца Pressure regulation range, _prange.

Когда вы устанавливаете Set pressure control на Constant, вводная часть клапана, λ, описывается как:

$λ = (1 - f_{l e a k}) \frac{(p_{c o n t r o l} - p_{s e t})}{p_{r a n g e}} + f_{l e a k},$

где:

_fleak является Closed valve leakage as a fraction of nominal flow.
_pcontrol является давлением управления, которое зависит от параметра Set pressure specification.
Когда вы устанавливаете Set pressure specification на Pressure differential, давлением управления является _{PA ̶ pB}.
Когда вы устанавливаете Set pressure specification на Gauge pressure at port A, давление управления является различием между давлением в порте A и атмосферным давлением.

Когда вы устанавливаете Set pressure control на Controlled, часть открытия клапана:

$λ = (1 - f_{l e a k}) \frac{(p_{c o n t r o l} - p_{s})}{p_{r a n g e}} + f_{l e a k},$

где _ps является сигналом в порте Ps. Если давление управления превышает область значений регулирования давления клапана, часть открытия клапана равняется 1.

Массовый расход жидкости

Массовый расход жидкости зависит от перепада давления, и поэтому открытой области клапана. Это вычисляется как:

${\dot{m}}_{A} = λ {\dot{m}}_{n o m} [\sqrt{\frac{v_{n o m}}{2 Δ p_{n o m}}}] \sqrt{\frac{2}{v_{i n}}} \frac{Δ p}{{(Δ p^{2} + Δ p_{l a m}^{2})}^{0.25}},$

где:

Δp является перепадом давления по клапану, _{pA ̶ pB}.
_Δplam является порогом перехода давления между ламинарным и турбулентным течением, которое вычисляется от Laminar flow pressure ratio, _Blam:

$Δ p_{l a m} = \frac{(p_{A} + p_{B})}{2} (1 - B_{l a m}) .$
${\dot{m}}_{n o m}$ Nominal mass flow rate at maximum opening.
_Δpnom является Nominal pressure drop rate at maximum opening.
_vnom является определенным объемом входа номинала. Это значение определяется из табличных данных свойств жидкости на основе параметров Nominal inlet pressure и Nominal inlet specific enthalpy.
_vin является входом определенный объем.

Жидкая определенная динамика объема

Когда жидкость во входе клапана является смесью жидкого пара, блок вычисляет определенный объем как:

$v_{i n} = (1 - x_{d y n}) v_{l i q} + x_{d y n} v_{v a p},$

где:

_xdyn является входным качеством пара. Блок применяет задержку первого порядка к входному качеству пара смеси.
_vliq является жидким определенным объемом жидкости.
_vvap является паром определенный объем жидкости.

Если входная жидкость является жидкостью или паром, _vin является соответствующей жидкостью, или испаритесь определенный объем.

Качественная задержка пара

Если входное качество пара является смесью жидкого пара, задержка первого порядка применяется:

$\frac{d x_{d y n}}{d t} = \frac{x_{i n} - x_{d y n}}{τ},$

где:

_xdyn является динамическим качеством пара.
_xin является текущим входным качеством пара.
τ является Inlet phase change time constant.

Если входная жидкость является подохлажденным жидким или перегретым паром, _xdyn равен _xin.

Баланс массы

Масса сохраняется при клапане:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где:

${\dot{m}}_{A}$ массовый расход жидкости в порте A.
${\dot{m}}_{B}$ массовый расход жидкости в порте B.

Энергетический баланс

Энергия сохраняется при клапане:

$Φ_{A} + Φ_{B} = 0,$

где:

_ΦA является энергетическим потоком в порте A.
_ΦB является энергетическим потоком в порте B.

Допущения и ограничения

Блок не моделирует восстановление давления в нисходящем направлении клапана.
Нет никакого теплообмена между клапаном и средой.
Блок не моделирует дросселируемый поток.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
двухфазная жидкость

Жидкая запись или выходной порт.

`B` — Жидкий порт
двухфазная жидкость

Жидкая запись или выходной порт.

Входной параметр

развернуть все

`Ps` — Установите давление
физический сигнал

Input port для различного сигнала давления набора.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Set pressure control на Controlled.

Параметры

развернуть все

`Set pressure control` — Переменное или постоянное давление набора
`Constant` (значение по умолчанию) | `Controlled`

Является ли порог давления постоянным или переменным. Установка этого параметра на Controlled отсоединяет порт Ps физического сигнала.

`Set pressure specification` Контроль давления
`Pressure differential` (значение по умолчанию) | `Gauge pressure at port A`

Спецификация давления управления:

Когда установлено в Pressure differential, клапан открывается, когда _{pA ̶ pB} превышает Set pressure differential.
Когда установлено в Gauge pressure at port A, клапан открывается, когда _{pA ̶ patm} превышает Set pressure (gauge).

`Set pressure differential` — Установите давление
0.01 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Порог давления клапана. Когда давление управления, _{pA ̶ pB}, превышает давление набора, клапан начинает открываться.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Set pressure specification к Pressure differential.

`Set pressure (gauge)` — Установите давление
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Порог давления клапана. Когда давление управления, _{pA ̶ patm}, превышает давление набора, клапан начинает открываться.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Set pressure control на Constant и Set pressure specification к Gauge pressure at port A.

`Pressure regulation range` — Клапан операционная область значений
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Клапан операционная область значений. Клапан начинает открываться в значении давления набора и полностью открыт в _pmax, конце области значений регулирования давления: _{pmax = pset + prange}.

`Nominal mass flow rate at maximum opening` — Расчетный массовый расход жидкости
0.1 kg/s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Массовый расход жидкости через полностью открытый клапан под типичным, проектом или расчетными условиями.

`Nominal pressure drop at maximum opening` — Расчетный перепад давления
0.001 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Перепад давления по полностью открытому клапану под типичным, проектом или расчетными условиями.

`Nominal inlet condition specification` — Метод определения входного состояния жидкости
`Temperature` (значение по умолчанию) | `Vapor quality` | `Vapor void fraction` | `Specific enthalpy` | `Specific internal energy`

Метод определения входного состояния жидкости. Определенный объем входа клапана определяется из табличных данных свойств жидкости на основе Nominal inlet pressure и установки параметров Nominal inlet condition specification.

`Nominal inlet pressure` — Давление жидкого клапана ввода
0.101325 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вставьте давление на клапан в типичном, проекте или расчетных условиях. Определенный объем входа клапана определяется из табличных данных свойств жидкости на основе Nominal inlet pressure и установки параметров Nominal inlet condition specification.

`Nominal inlet temperature` — Температура жидкости
293.15 K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вставьте температуру жидкости в номинальных условиях работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Temperature.

`Nominal inlet vapor quality` — Вставьте качество пара массовой частью
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Вставьте качество пара смеси массовой частью в номинальных условиях работы. Значение 0 средние значения, что входная жидкость подохлаждается жидкость. Значение 1 средние значения, что входная жидкость перегрета пар.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Vapor quality.

`Nominal inlet vapor void fraction` — Вставьте часть объема
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Вставьте смесь частью объема в номинальных условиях работы. Значение 0 средние значения, что входная жидкость подохлаждается жидкость. Значение 1 средние значения, что входная жидкость перегрета пар.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Vapor void fraction.

`Nominal inlet specific enthalpy` — Вставьте жидкую определенную энтальпию
1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вставьте определенную энтальпию в номинальных условиях работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Specific enthalpy.

`Nominal inlet specific internal energy` — Вставьте определенную внутреннюю энергию
1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вставьте определенную внутреннюю энергию в номинальных условиях работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Specific internal energy.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Области портов клапана
0.01 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область портов A и B клапана.

`Closed valve leakage as a fraction of nominal flow` — Дробный поток, когда клапан закрывается
`1e-6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Дробная скорость потока жидкости через клапан, когда это полностью закрывается. Этот параметр способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в гидросистеме.

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения к ответу потока, когда клапан находится в почти открытых или почти закрытых позициях. Установите этот параметр на ненулевое значение меньше чем один, чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах.

`Laminar flow pressure ratio` — Ламинарно-турбулентное отношение давления перехода
0.999 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение давления выхода клапана на клапан 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.

`Inlet phase change time constant` — Изолируйте для смеси определенный объем
0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задержка для смесей жидкого пара в вычислении жидкого определенного объема. Этот параметр не влияет на определенный объем, когда входная жидкость является полностью переохлажденной жидкостью или полностью перегретым паром.

Введенный в R2021a

Документация

Pressure Relief Valve (2P)

Описание

Регулирование давления

Жидкая определенная динамика объема

Баланс массы

Энергетический баланс

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт двухфазная жидкость

B — Жидкий порт двухфазная жидкость

Входной параметр

Ps — Установите давление физический сигнал

Зависимости

Параметры

Set pressure control — Переменное или постоянное давление набора Constant (значение по умолчанию) | Controlled

Set pressure specification Контроль давления Pressure differential (значение по умолчанию) | Gauge pressure at port A

Set pressure differential — Установите давление0.01 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Set pressure (gauge) — Установите давление0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Pressure regulation range — Клапан операционная область значений0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Nominal mass flow rate at maximum opening — Расчетный массовый расход жидкости0.1 kg/s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Nominal pressure drop at maximum opening — Расчетный перепад давления0.001 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Nominal inlet condition specification — Метод определения входного состояния жидкости Temperature (значение по умолчанию) | Vapor quality | Vapor void fraction | Specific enthalpy | Specific internal energy

Nominal inlet pressure — Давление жидкого клапана ввода0.101325 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Nominal inlet temperature — Температура жидкости293.15 K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Nominal inlet vapor quality — Вставьте качество пара массовой частью0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Зависимости

Nominal inlet vapor void fraction — Вставьте часть объема0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Зависимости

Nominal inlet specific enthalpy — Вставьте жидкую определенную энтальпию1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Nominal inlet specific internal energy — Вставьте определенную внутреннюю энергию1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Cross-sectional area at ports A and B — Области портов клапана0.01 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Closed valve leakage as a fraction of nominal flow — Дробный поток, когда клапан закрывается 1e-6 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Smoothing factor — Числовой коэффициент сглаживания0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Laminar flow pressure ratio — Ламинарно-турбулентное отношение давления перехода0.999 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Inlet phase change time constant — Изолируйте для смеси определенный объем0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
двухфазная жидкость

`B` — Жидкий порт
двухфазная жидкость

`Ps` — Установите давление
физический сигнал

`Set pressure control` — Переменное или постоянное давление набора
`Constant` (значение по умолчанию) | `Controlled`

`Set pressure specification` Контроль давления
`Pressure differential` (значение по умолчанию) | `Gauge pressure at port A`

`Set pressure differential` — Установите давление
0.01 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Set pressure (gauge)` — Установите давление
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pressure regulation range` — Клапан операционная область значений
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal mass flow rate at maximum opening` — Расчетный массовый расход жидкости
0.1 kg/s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal pressure drop at maximum opening` — Расчетный перепад давления
0.001 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal inlet condition specification` — Метод определения входного состояния жидкости
`Temperature` (значение по умолчанию) | `Vapor quality` | `Vapor void fraction` | `Specific enthalpy` | `Specific internal energy`

`Nominal inlet pressure` — Давление жидкого клапана ввода
0.101325 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal inlet temperature` — Температура жидкости
293.15 K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal inlet vapor quality` — Вставьте качество пара массовой частью
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Nominal inlet vapor void fraction` — Вставьте часть объема
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Nominal inlet specific enthalpy` — Вставьте жидкую определенную энтальпию
1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal inlet specific internal energy` — Вставьте определенную внутреннюю энергию
1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at ports A and B` — Области портов клапана
0.01 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Closed valve leakage as a fraction of nominal flow` — Дробный поток, когда клапан закрывается
`1e-6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Laminar flow pressure ratio` — Ламинарно-турбулентное отношение давления перехода
0.999 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Inlet phase change time constant` — Изолируйте для смеси определенный объем
0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина