Предустановленные свойства жидкости для моделирования тепловой жидкостной сети
Simscape/Жидкости/Термическая жидкость/Утилиты
Блок Thermal Liquid Properties (TL) задает предопределенные свойства жидкости для сети thermal liquid. Доступные жидкости включают чистую воду, водные смеси, дизельное топливо, авиационное топливо Jet A и SAE 5W-30. Этот блок можно использовать в качестве предустановленной альтернативы блоку «Настройки термической жидкости» (TL). Если в сети отсутствует блок свойств подключенной жидкости или применяются значения по умолчанию. Дополнительные сведения см. в разделе Определение свойств жидкости
Заданные свойства жидкости определяют в табличной форме как функции температуры и давления. Во время моделирования свойства сети задаются путем линейной интерполяции между точками данных. Табличные данные по водным смесям приведены для концентрации по массе или объему.
Все свойства жидкости, обычно указанные в блоке «Параметры термической жидкости» (TL), определяются в блоке. Эти свойства включают плотность, объемный модуль и коэффициент теплового расширения, удельную внутреннюю энергию и удельную теплоту, а также кинематическую вязкость и теплопроводность. Свойства действительны в ограниченной области температур и давлений, характерных для выбранной жидкости, и зависят, в случае смесей, от указанной концентрации. Моделирование разрешено только в этой области действия.
Можно визуализировать свойства жидкости, определенные в блоке, а также области допустимых значений давления и температуры. Чтобы открыть утилиту визуализации, щелкните правой кнопкой мыши блок и выберите «Жидкости» > «Печать свойств жидкости». График обновляется автоматически после выбора свойства текучей среды из раскрывающегося списка. Кнопка Перезагрузить данные (Reload Data) используется для регенерации графика при каждом изменении параметров среды.
Визуализация данных плотности 10% -ной водной смеси глицерина
Области достоверности определяются в блоке как матрицы нулей и единиц. Каждая строка соответствует табличной температуре, а каждая колонна - табличному давлению. Ноль обозначает недопустимую точку останова, а ноль - допустимую точку останова. Эти матрицы достоверности являются внутренними для блока и не могут быть изменены; их можно только проверить (используя утилиту визуализации данных блока).
В большинстве случаев матрицы достоверности извлекаются непосредственно из табулированных данных. Границы давления смесей гликоля и глицерина недоступны из данных и получены явно из параметров блока. На рисунке ниже показан пример области действия для воды. Закрашенные квадраты указывают области температуры и давления за пределами области достоверности.
WaterСвойства воды действительны при температурах выше трехточечного значения (273.160 Kдо значения критической точки (647.096 K). Они действительны при давлениях выше большего из трехточечного значения (611.657 Pa) с одной стороны и зависящее от температуры значение насыщения с другой, вплоть до значения критической точки (22,064,000 MPa). Давлению ниже точки насыщения для данного температурного ряда присваивается значение 0 в матрице достоверности.
Seawater (MIT model)Свойства морской воды действительны при температурах выше 0°C до 120°C (273.15 K кому 393.15 K); они действительны при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 12 MPa. Давлению ниже точки насыщения для данного температурного ряда (и при заданном уровне концентрации) присваивается значение 0 в матрице достоверности. Концентрации смеси могут колебаться по значению от 0 кому 0.12 по массовым долям.
Ethylene glycol and water mixtureСвойства водной смеси этиленгликоля действительны в температурном домене, определяемом по концентрации смеси; они действительны при давлениях в пределах минимальных и максимальных границ, указанных в диалоговом окне блока (расширены по горизонтали до ширины строк температуры).
Нижняя температурная граница всегда меньше минимальной температуры, выделенной из имеющихся данных, и точки замерзания смеси (смесь должна находиться в жидком состоянии). Верхняя граница температуры всегда является максимальной температурой, извлеченной из данных. Концентрации смеси могут колебаться по значению от 0 кому 0.6 если используется основа массовой доли или от 0 кому 1 если используется основа объемной доли.
Propylene glycol and water mixtureСвойства водной смеси пропиленгликоля действительны в пределах температур и давлений, описанных для случая Ethylene glycol and water mixture. Концентрации смеси могут колебаться по значению от 0 кому 0.6 если используется основа массовой доли или от 0.1 кому 0.6 если используется основа объемной доли.
Glycerol and water mixtureСвойства водной смеси глицерина действительны в пределах температур и давлений, как описано для случая Ethylene glycol and water mixture. Концентрации смеси могут колебаться по значению от 0 кому 0.6 по массовым долям.
Aviation fuel Jet-AСвойства топлива Jet A действительны при температурах выше -50.93°C до 372.46°C (222.22 K кому 645.61 K); они действительны при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 2.41 MPa. Давлению ниже точки насыщения для данного температурного ряда присваивается значение 0 в матрице достоверности.
Diesel fuelСвойства дизельного топлива действительны при температурах выше -34.95°C до 417.82°C (238.20 K кому 690.97 K); они действительны при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 2.29 MPa. Давлению ниже точки насыщения для данного температурного ряда присваивается значение 0 в матрице достоверности.
SAE 5W-30Свойства SAE 5W-30 топлива основаны на данных, охватывающих различные диапазоны температуры и давления для каждого свойства, но все они расширены путем экстраполяции до (-38, 200) C и (0.01, 100) MPa.
Коэффициенты плотности и теплового расширения водных смесей соединений гликоля и глицерина получают из параметров блока. Плотность текучей среды по отношению к давлению и температуре рассчитывается как:
p − pRβ),
где:
T - температура сети.
p - давление в сети.
start- плотность текучей среды.
pR - опорное давление, связанное с таблицами свойств жидкости.
β - изотермический объемный модуль.
где изменение плотности жидкости оценивается как:
Texp (p − pRβ).
Коэффициент теплового расширения рассчитывается как:
Тексп (p − pRβ).
[1] Массачусетский технологический институт (MIT), теплофизические свойства базы данных морской воды. http://web.mit.edu/seawater.
[2] К. Г. Наяр, М. Х. Шаркави, Л. Д. Банчик, Дж. Х. Лиенхард V, Теплофизические свойства морской воды: обзор и новые корреляции, которые включают зависимость от давления, опреснение, том 390, стр. 1-24, 2016.
[3] М.Х. Шаркави, J.H. Lienhard V, S.M. Zubair, Теплофизические свойства морской воды: обзор существующих корреляций и данных, опреснение и обработка воды, том 16, стр. 354-380.
