Частично заполненная труба (IL)

Труба с переменным объемом жидкости в системе изотермической жидкости

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Трубы и фитинги

Описание

Блок частично заполненной трубы (IL) моделирует трубу с возможностью изменения внутренних уровней жидкости. Труба также может стать полностью сухой во время моделирования.

В дополнение к жидкостным соединениям в портах A и B порт AL принимает входной уровень жидкости от соединенных блоков в качестве физического сигнала. Если значение AL больше нуля, A погружается в воду. Если значение AL меньше или равно нулю, порт открывается. Уровень жидкости в трубопроводе передается в виде физического сигнала на соединительные блоки в порту L.

Порт A всегда выше порта B. Если порт A становится открытым, труба может быть заполнена через порт B. Когда жидкость поступает в трубу через порт B, массовый расход через порт A равен 0 до тех пор, пока труба не будет полностью заполнена, в этот момент ${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{m˙A=m˙B} .$

Использование блока частично заполненной трубы (IL)

Этот блок может использоваться в сочетании с блоком резервуара (IL), когда ожидается, что уровни жидкости упадут ниже входного отверстия резервуара. Несколько частично заполненных блоков труб (IL) также могут быть соединены последовательно или параллельно. Однако, поскольку частично заполненная труба может быть заполнена только в порту B, если порт A одного блока в параллельной конфигурации становится открытым, может оказаться невозможным пополнить эту трубу, если ее соединение в порту B не может пополнить трубу.

Потеря давления над трубой

Разность давлений по трубе, pA-pB, включает потери из-за трения стенок и разности гидростатических давлений между высотой поверхности жидкости и высотой жидкости в отверстии A:

$_{pA} -_{} pB_{=}_{Δploss +}$ Δpelev.

Потери на трение зависят от режима текучей среды в трубе. Если поток ламинарный, то потери на трение составляют:

$_{} \frac{{\overset{}{}}_{}_{} \overset{}{}}{_{}^{}^{Δploss=−m˙BυfsL^2Dh2A2}},$

где:

λ - кинематическая вязкость жидкости.
fS - постоянная трения по Ламинару для коэффициента трения Дарси.
$\overset{}{L}$ ^ - сумма длины трубы и ее совокупной эквивалентной длины локальных сопротивлений, пропорционально уровню заполнения трубы: $\overset{L}{}^=_{(L} + \frac{}{_{Ladd}})$ llmax.
Dh - гидравлический диаметр трубы. Если поперечное сечение трубы не круглое, гидравлический диаметр равен диаметру окружности.

Если поток турбулентный, потери на трение:

$_{} \frac{{\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} \overset{}{}}{_{}^{}^{Δploss=−m˙B'm˙B'fL^2ρDh2A2}} .$

f - коэффициент трения Дарси для турбулентных потоков, который определяется эмпирической корреляцией Хааланда:

$f {= {− {1 .}_{} \frac{8log10}{[} 6 {\frac{.}{9Re_{+}}}^{(}}^{ε3.7Dh)}$ 1,11]} − 2,

где λ - абсолютная шероховатость внутренней поверхности. Число Рейнольдса основано на массовом расходе в порту B и гидравлическом диаметре трубы.

Гидростатический перепад давлений Δpelev $_{} =$ δgl.

Массовый расход

Поток в трубе определяется внутренним уровнем жидкости и условиями в отверстии B. Труба может быть заполнена или слита в положении B, если труба частично пуста. Если труба полностью заполнена, ${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{m˙A=m˙B}$ , и масса сохраняется:

${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{} m˙A+m˙B=0.$

Масса жидкости в трубе определяется относительным уровнем заполнения трубы:

$M = \frac{}{_{}}$ αALllmax.

Допущения и ограничения

Этот блок не учитывает динамическую сжимаемость или инерцию жидкости и не моделирует динамику воздуха (или второй жидкости) в трубе.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Вход или выход жидкости в трубу. Порт A всегда выше порта B. Когда порт A погружен, ${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{m˙A=m˙B}$ .. Когда порт A открыт, ${\overset{}{}}_{} m˙A=0.$

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Вход или выход жидкости в трубу. Порт A всегда выше порта B. Если порт A погружен, ${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{m˙A=m˙B} .$ Когда порт A открыт, любой поток в порт B или из него изменяет уровень жидкости в трубе. Сухая или частично сухая труба может быть заполнена только через порт B.

Вход

развернуть все

`AL` - Относительный уровень жидкости подключенного блока, м
физический сигнал

Относительный уровень жидкости подключенного блока в м, определяемый как физический сигнал. Если сигнал на AL положительный, конец трубы погружается. В противном случае порт будет открыт.

Продукция

развернуть все

`L` - Уровень жидкости в трубопроводе, м
физический сигнал

Уровень жидкости в трубе в м, возвращаемый как физический сигнал..

Параметры

развернуть все

Геометрия

`Pipe length` - Длина трубы
`5 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Длина трубы.

`Cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения трубы
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения трубы.

`Hydraulic diameter` - Гидравлический диаметр
`0.1128 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Гидравлический диаметр, используемый в расчетах номера Рейнольдса трубы. Для некруглых труб гидравлический диаметр представляет собой эффективный диаметр текучей среды в трубе. Для круглых труб гидравлический диаметр и диаметр трубы одинаковы.

`Elevation drop from port A to port B` - Расстояние по вертикали между A и B
`5 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Вертикальное изменение отметки трубы. Порт A всегда выше порта B.

`Initial liquid level` - Уровень стартовой жидкости
`5 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Уровень жидкости в трубе в начале моделирования.

`Liquid level below zero` - Следует ли уведомлять, если в трубе нет жидкости
`Error` (по умолчанию) | `None` | `Warning`

Следует ли уведомлять, если в трубе нет жидкости. Задайте для этого параметра значение Warning если вы хотите получить предупреждение, когда это происходит во время моделирования. Задайте для параметра значение Error если вы хотите, чтобы моделирование прекращалось.

`Gravitational acceleration` - Ускорение силы тяжести
`9.81 m/s^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Ускорение силы тяжести постоянное.

Трение

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Вклад геометрии труб в гидравлические потери
`1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Длина трубы, которая приведет к эквивалентным гидравлическим потерям, как труба с изгибами, изменениями площади или другими неоднородными атрибутами.

`Internal surface absolute roughness` - Шероховатость стенки трубы
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Абсолютная шероховатость стенки трубы. Этот параметр используется для определения коэффициента трения Дарси, который способствует потере давления в трубе.

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Верхний порог ламинарного потока
`2000` (по умолчанию) | положительный скаляр

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока. За пределами этого числа режим текучей среды является переходным и приближается к турбулентному режиму и становится полностью турбулентным при более низком пределе числа Рейнольдса.

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - Нижний порог турбулентного потока
`4000` (по умолчанию) | положительный скаляр

Нижний предел числа Рейнольдса для турбулентного потока. Ниже этого числа режим потока является переходным и приближается к ламинарному потоку и становится полностью ламинарным при верхнем пределе числа Рейнольдса.

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Постоянная трения труб для ламинарных потоков
`64` (по умолчанию) | положительный скаляр

Постоянная трения трубы для ламинарных потоков. Коэффициент трения по Дарси измеряет вклад трения стенок в расчеты потерь давления.

Документация

Частично заполненная труба (IL)

Описание

Использование блока частично заполненной трубы (IL)

Потеря давления над трубой

Массовый расход

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Вход

`AL` - Относительный уровень жидкости подключенного блока, м
физический сигнал

Продукция

`L` - Уровень жидкости в трубопроводе, м
физический сигнал

Параметры

Геометрия

`Pipe length` - Длина трубы
`5 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения трубы
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Hydraulic diameter` - Гидравлический диаметр
`0.1128 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Elevation drop from port A to port B` - Расстояние по вертикали между A и B
`5 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Initial liquid level` - Уровень стартовой жидкости
`5 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Liquid level below zero` - Следует ли уведомлять, если в трубе нет жидкости
`Error` (по умолчанию) | `None` | `Warning`

`Gravitational acceleration` - Ускорение силы тяжести
`9.81 m/s^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Трение

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Вклад геометрии труб в гидравлические потери
`1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Internal surface absolute roughness` - Шероховатость стенки трубы
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Верхний порог ламинарного потока
`2000` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - Нижний порог турбулентного потока
`4000` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Постоянная трения труб для ламинарных потоков
`64` (по умолчанию) | положительный скаляр

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

Документация

Частично заполненная труба (IL)

Описание

Использование блока частично заполненной трубы (IL)

Потеря давления над трубой

Массовый расход

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

B - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

Вход

AL - Относительный уровень жидкости подключенного блока, м физический сигнал

Продукция

L - Уровень жидкости в трубопроводе, м физический сигнал

Параметры

Геометрия

Pipe length - Длина трубы 5 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Cross-sectional area - Площадь поперечного сечения трубы 0.01 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Hydraulic diameter - Гидравлический диаметр 0.1128 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Elevation drop from port A to port B - Расстояние по вертикали между A и B 5 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Initial liquid level - Уровень стартовой жидкости 5 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Liquid level below zero - Следует ли уведомлять, если в трубе нет жидкости Error (по умолчанию) | None | Warning

Gravitational acceleration - Ускорение силы тяжести 9.81 m/s^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Трение

Aggregate equivalent length of local resistances - Вклад геометрии труб в гидравлические потери 1 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Internal surface absolute roughness - Шероховатость стенки трубы 15e-6 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Laminar flow upper Reynolds number limit - Верхний порог ламинарного потока 2000 (по умолчанию) | положительный скаляр

Turbulent flow lower Reynolds number limit - Нижний порог турбулентного потока 4000 (по умолчанию) | положительный скаляр

Laminar friction constant for Darcy friction factor - Постоянная трения труб для ламинарных потоков 64 (по умолчанию) | положительный скаляр

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`AL` - Относительный уровень жидкости подключенного блока, м
физический сигнал

`L` - Уровень жидкости в трубопроводе, м
физический сигнал

`Pipe length` - Длина трубы
`5 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения трубы
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Hydraulic diameter` - Гидравлический диаметр
`0.1128 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Elevation drop from port A to port B` - Расстояние по вертикали между A и B
`5 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Initial liquid level` - Уровень стартовой жидкости
`5 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Liquid level below zero` - Следует ли уведомлять, если в трубе нет жидкости
`Error` (по умолчанию) | `None` | `Warning`

`Gravitational acceleration` - Ускорение силы тяжести
`9.81 m/s^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Aggregate equivalent length of local resistances` - Вклад геометрии труб в гидравлические потери
`1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Internal surface absolute roughness` - Шероховатость стенки трубы
`15e-6 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Laminar flow upper Reynolds number limit` - Верхний порог ламинарного потока
`2000` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Turbulent flow lower Reynolds number limit` - Нижний порог турбулентного потока
`4000` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Laminar friction constant for Darcy friction factor` - Постоянная трения труб для ламинарных потоков
`64` (по умолчанию) | положительный скаляр