Резервуар (TL)

Контейнер для термической жидкости с переменным объемом жидкости

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Термическая жидкость/Резервуары и аккумуляторы

Описание

Блок Tank (TL) моделирует контейнер для термической жидкости с переменным объемом жидкости. Абсолютное давление объема жидкости резервуара принимается постоянным и равным значению, указанному в диалоговом окне блока. В частном случае, когда давление в резервуаре равно атмосферному, блок представляет собой вентилируемый резервуар.

Резервуар может обмениваться энергией с окружающей средой, позволяя его внутренней температуре и давлению развиваться с течением времени. Теплопередача происходит через конвекцию, когда жидкость входит в камеру или выходит из нее, и проводимость, когда тепловая энергия протекает через стенки резервуара и саму жидкость на входе в резервуар.

Схема резервуара

Резервуар имеет один вход по умолчанию, обозначенный А, и два дополнительных входа, обозначенных В и С. Давление на входе в резервуар представляет собой сумму постоянного давления в резервуаре, указанного в диалоговом окне блока, и гидростатического давления, обусловленного высотой входа.

Для использования дополнительных входов резервуара щелкните правой кнопкой мыши блок и выберите «Simscape» > «Block choices». Затем выберите Два входа для добавления порта B или Три входа для добавления портов B и C. Порт A всегда открыт.

Модель резервуара учитывает теплопередачу через стенку резервуара, связанную с теплосберегающим отверстием H. Температура, определенная в этом отверстии, представляет собой температуру объема жидкости резервуара.

Объем резервуара

Объем жидкости в резервуаре вычисляют из общей массы жидкости на каждом временном этапе:

$V \frac{=}{}$ mstart,

где:

V - объем жидкости в резервуаре.
m - масса жидкости резервуара.
start- плотность жидкости в резервуаре.

Массовый баланс

Уравнение сохранения массы в объеме жидкости резервуара

$\overset{}{} {\overset{}{}}_{m˙=m˙A},$

где:

$\overset{m˙}{}$ - чистый массовый расход в резервуар.
${\overset{}{}}_{m˙A}$ - массовый расход в объем жидкости резервуара через вход А.

Баланс импульса

Уравнение сохранения импульса в объеме жидкости резервуара

$_{pA} +_{} {pdyn}_{=} pRef +_{} αg$ (y − yA),

где:

рА - давление текучей среды на входе А.
pRef - постоянное давление в резервуаре.
pdyn - динамическое давление:

$_{} \begin{array}{l} {\overset{}{}}_{} \\ \frac{{\overset{}{}}_{}^{}}{_{}_{}^{}} & {\overset{}{}}_{} pdyn={0,m˙A≥0m˙A22ρASA2,m˙A<0 \end{array}$
δA - плотность жидкости в порту A.
SA - входная зона резервуара.
g - гравитационная постоянная.
y - уровень или высота резервуара относительно дна резервуара.
yA - входная отметка резервуара относительно дна резервуара.

Энергетический баланс

Уравнение энергосбережения в объеме жидкости резервуара

$m (_{} Cp - \overset{hα}{})_{} {\overset{}{}}_{}$ T˙=ϕA−m˙Ah+Q,

где:

Cp - тепловая емкость жидкости.
α - изобарный объемный модуль жидкости.
T - температура жидкости.
ФА - расход энергии в бак через порт А.
h - энтальпия жидкости.
Q - расход тепловой энергии в резервуар через порт H.

Допущения и ограничения

Давление в резервуаре является постоянным и равномерным по всему объему резервуара. Высотный напор резервуара влияет только на расчеты давления на входе.
Импульс жидкости теряется на входе в резервуар из-за внезапного расширения в объем резервуара.

Порты

A - Отверстие для сохранения тепловой жидкости, представляющее входное отверстие резервуара A
B - Отверстие для сохранения термической жидкости, представляющее собой необязательное входное отверстие резервуара B
C - Отверстие для сохранения термической жидкости, представляющее собой необязательное входное отверстие резервуара C
H - Теплосохранительный порт, представляющий собой теплопередачу через стенку резервуара
V - Выходной порт физического сигнала для измерения объема жидкости в резервуаре
L - Выходной порт физического сигнала для измерения уровня жидкости в резервуаре
T - Порт вывода физического сигнала для измерения температуры жидкости в резервуаре

Параметры

Вкладка «Параметры»

Технические условия на наддув

Тип наддува резервуара. Выбрать Atmospheric pressure для моделирования вентилируемого резервуара. Выбрать Specified pressure для моделирования резервуара при пользовательском постоянном давлении.

Наддув бака

Абсолютное давление в баке. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации наддува установлено значение Specified pressure. Значение по умолчанию, соответствующее атмосферному давлению, равно 0.101325 МПа.

Максимальная вместимость резервуара

Объем жидкости в резервуаре в полностью заполненном состоянии. Значение по умолчанию: 10 м ^ 3.

Параметризация объема резервуара

Параметризация для расчета объема термической жидкости в зависимости от уровня в резервуаре. Значение по умолчанию: Constant cross-sectional area.

Выбрать Constant cross-sectional area установить объем термической жидкости равным произведению уровня в баке и площади поперечного сечения. Выбрать Tabulated data — Volume vs. level для непосредственного задания объема термической жидкости как функции уровня резервуара, например, для моделирования резервуара произвольной геометрии.

Площадь поперечного сечения резервуара

Площадь поперечного сечения для расчета объема жидкости в резервуаре. Этот участок предполагается равномерным по высоте резервуара. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации наддува установлено значение Specified pressure. Значение по умолчанию: 1 м ^ 2.

Вектор уровня жидкости

Вектор уровней в резервуаре, при котором определяется объем термической жидкости. Уровень резервуара - это высота термической жидкости относительно дна резервуара. Блок использует этот вектор для построения таблицы поиска 1-D уровня громкости.

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации наддува установлено значение Tabulated data — Volume vs. level. Вектор по умолчанию: [0.0,3.0,5.0].

Вектор объема жидкости

Вектор объемов термической жидкости, соответствующий значениям, указанным в параметре Вектор уровня жидкости. Блок использует этот вектор для построения таблицы поиска 1-D уровня громкости.

Высота входа

Отметка на входе в резервуар для расчетов высотного напора. Если доступны дополнительные порты, этот параметр является вектором с отметками входа. Значение по умолчанию: 0.1 м.

Площадь поперечного сечения на входе

Площадь поперечного сечения впуска резервуара. Если дополнительные порты открыты, этот параметр является вектором с площадью поперечного сечения входа. Значение по умолчанию: 0.01 м ^ 2.

Гравитационное ускорение

Константа гравитационного ускорения для расчетов напора отметки. Значение по умолчанию: 9.81 м/с ^ 2.

Вкладка «Переменные»

Уровень жидкости: Высота объема термической жидкости в аккумуляторе в начале моделирования. Значение по умолчанию: 5 м.
Объем жидкости: Объем тепловой жидкости в аккумуляторе в начале моделирования. Значение по умолчанию: 5 м ^ 3.
Масса жидкости: Масса термической жидкости в аккумуляторе в начале моделирования. Значение по умолчанию: 5e+3 кг.
Температура объема жидкости: Температура в терможидкостной камере в начале моделирования. Значение по умолчанию: 293.15 K.

Примеры модели

Система охлаждения двигателя

Смоделируйте систему охлаждения двигателя с нефтью, охлаждающей схему, используя Simscape™ Fluids™ Тепловые Жидкие блоки. Система включает в себя контур охлаждающей жидкости и контур охлаждения масла. Насос фиксированного вытеснения приводит теплоноситель в движение по охлаждающему контуру. Основная часть тепла от двигателя поглощается хладагентом и рассеивается через радиатор. Температура системы регулируется термостатом, который отводит поток в радиатор только тогда, когда температура выше порогового значения. Контур охлаждения масла также поглощает часть тепла от двигателя. Тепло, добавляемое к маслу, передается теплоносителю с помощью теплообменника масло-хладагент. Радиатор представляет собой блок теплообменника E-NTU (TL) с воздушным потоком, управляемым входами физических сигналов. Теплообменник охлаждающей жидкости представляет собой блок теплообменника E-NTU (TL-TL). Как насос охлаждающей жидкости, так и масляный насос приводятся в движение от частоты вращения двигателя.

Aircraft Fuel Supply System with Three Tanks

Система подачи авиационного топлива с тремя баками

Система подачи топлива, представленная в примере, состоит из трех баков и двигателя. Баки соединены топливопроводами, и падение давления в топливопроводах зависит от угла крена самолета или относительной высоты концов топливопроводов. Дно центрального бака приподнято на 36 относительно опорной плоскости, которая проходит горизонтально через точку входа двигателя. Днища боковых резервуаров приподняты на 4,2 в каждом под нулевым углом.

Photovoltaic Thermal (PV/T) Hybrid Solar Panel

Фотоэлектрическая тепловая (PV/T) гибридная солнечная панель

Моделирование когенерации электроэнергии и тепла с использованием гибридной солнечной панели PV/T. Выработанное тепло передается в воду для бытового потребления.

Документация

Резервуар (TL)