Клапан регулирования давления для поддержания заданного давления в жидкостной сети
Simscape/Жидкости/Термическая жидкость/Клапаны и диафрагмы/Клапаны регулирования давления
Блок предохранительного клапана (TL) представляет собой клапан для поддержания заданного давления в жидкостной сети. Клапан остается закрытым до тех пор, пока давление в отверстии А не достигнет заданного давления клапана. Повышение давления выше установленного давления приводит к постепенному открытию клапана, позволяя сети текучей среды сбрасывать избыточное давление.
Функция сглаживания позволяет плавно изменять площадь открытия клапана между полностью закрытым и полностью открытым положениями. Функция сглаживания делает это, удаляя резкие изменения площади открытия в нулевом и максимальном положениях шара. На рисунке показано влияние сглаживания на кривую площади открытия клапана.
Сглаживание кривой в области проема
Уравнение сохранения массы в клапане
где:
- массовый расход в клапан через порт A.
- массовый расход в клапан через порт B.
Уравнение сохранения импульса в клапане
PRLoss,
где:
pA и pB - давления в порту A и порту B.
- массовый расход.
- критический массовый расход.
δ Avg - средняя плотность жидкости.
Cd - коэффициент разряда.
SR - зона открытия клапана.
S - площадь впуска клапана.
PRLoss - отношение давлений:
1 − Cd2) + Cd (SR/S).
Площадь открытия клапана вычисляется как
+SMaxλR,pcontrol<pMaxSMax,pcontrol≥pMax,
где:
SLeak - зона утечки клапана.
SLinear - площадь открытия линейного клапана:
pset) + SLeak
SMax - максимальная площадь открытия клапана.
pcontrol - давление регулирования клапана:
Перепад давления
pset - установочное давление клапана:
перепад давления
pMin - минимальное давление.
pMax - максимальное давление:
перепад давления
Δp - часть диапазона давления для сглаживания.
λ L и λ R - функции сглаживания кубических многочленов
2p pw L3
и
2p pw R3
где:
Δpsmooth) − pset
и
pmax − Δpsmooth)
Критический массовый расход составляет
Уравнение энергосбережения в клапане
= 0,
где:
ϕA энергетическая скорость потока жидкости в клапан через порт A.
β B - расход энергии в клапан через порт B.
A - Отверстие для сохранения тепловой жидкости, представляющее вход клапана A
B - Отверстие для сохранения тепловой жидкости, представляющее вход клапана B
Метод спецификации для параметра заданного давления клапана. Опции включают Pressure at port A и Pressure differential.
Минимальное манометрическое давление в порту A, необходимое для открытия клапана. Повышение давления выше установленного давления вызывает постепенное открытие клапана до тех пор, пока он не достигнет полностью открытого состояния. Этот параметр активен только в том случае, если для параметра Спецификация контроля давления установлено значение Pressure at port A. Значение по умолчанию: 0.1 МПа.
Минимальный перепад давления между отверстиями A и B, необходимый для открытия клапана. Перепад давления выше этого значения вызывает постепенное открытие клапана до тех пор, пока он не достигнет полностью открытого состояния. Этот параметр активен только в том случае, если для параметра Спецификация контроля давления установлено значение Pressure differential. Значение по умолчанию: 0 МПа.
Разница между максимальным и заданным давлением в отверстии A. Клапан начинает открываться при заданном давлении. Он полностью открыт при максимальном давлении. Значение по умолчанию: 0.01 МПа.
Область, перпендикулярная направлению потока в точке самого узкого отверстия, когда клапан полностью открыт, то есть когда перепад давления от порта A к порту B достигает или превышает верхний предел диапазона регулирования давления.
Этот верхний предел рассчитывается на основе других параметров блока и зависит от настройки параметров контроля давления:
Если Pressure at port A выбирается верхний предел - сумма параметра диапазона регулирования давления, параметра уставки давления (манометра) клапана и атмосферного давления, указанного для тепловой жидкостной сети, частью которой является данный блок.
Если Pressure differential используется вместо этого, верхний предел представляет собой сумму параметров диапазона регулирования давления и заданного перепада давления клапана.
Значение по умолчанию: 1e-4 МПа.
Агрегатная площадь всех утечек жидкости в клапане. Зона утечки помогает предотвратить численные проблемы из-за изолированных участков сети текучей среды. Для численной надежности задайте для этого параметра ненулевое значение. Значение по умолчанию: 1e-12.
Доля кривой «площадь проема», выраженная как доля от 0 до 1, для сглаживания. Блок заменяет разрывы на кривой площади проема плавными переходами, которые охватывают указанную долю кривой. Значение по умолчанию: 0.01.
Коэффициент сглаживания, равный 0, соответствует линейной функции, которая является прерывистой при заданных и максимальных давлениях площади. Коэффициент сглаживания 1 соответствует нелинейной функции, которая непрерывно изменяется по всей области функции.
Коэффициент сглаживания между 0 и 1 соответствует непрерывной штучной функции с плавными нелинейными переходами при заданных и максимальных давлениях площади и линейных сегментах в другом месте.
Сглаживание кривой в области проема
Площадь потока на входе в клапан. Входы принимаются равными по размеру. Значение по умолчанию: 0.01 м ^ 2.
Примерная длина клапана. Этот параметр обеспечивает измерение продольного масштаба клапана. Значение по умолчанию: 0.1 м ^ 2.
Полуэмпирический параметр, обычно используемый в качестве показателя рабочих характеристик клапана. Коэффициент нагнетания определяется как отношение фактического массового расхода через клапан к его теоретическому значению.
Блок использует этот параметр для учета влияния геометрии клапана на массовый расход. Учебники и паспорта клапанов являются общими источниками значений коэффициентов нагнетания. По определению, все значения должны быть больше 0 и меньше 1. Значение по умолчанию: 0.7.
Число Рейнольдса, соответствующее переходу между ламинарным и турбулентным режимами потока. Поток через клапан принимается ламинарным ниже этого значения и турбулентным над ним. Используемые значения зависят от конкретной геометрии клапана. Значение по умолчанию: 12.
Массовый расход в компонент через порт A в начале моделирования. Значение по умолчанию: 1 kg/s.
