Герметичный бак с переменными газовыми и тепловыми жидкими объемами
Simscape / Жидкости / Интерфейсы Гидросистемы / Tanks & Accumulators
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.
Входы бака и входные высоты (y)
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.
Количество тепловых гидравлических портов зависит от варианта блока, который активен. Чтобы просмотреть или изменить активный вариант, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Simscape> Block Choices. One inlet
вариант отсоединяет тепловой гидравлический порт A2, Two inlets
вариант добавляет порт B2 и Three inlets
вариант добавляет порт C2.
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:
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.
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.
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: