В этом примере показано, как моделировать испарение воды для получения пара. Жидкая вода поступает в трубу при 370 К со скоростью 1 кг/с. Труба нагревается до 1000 К, вызывая насыщение воды, протекающей внутри трубы.
Когда жидкость в большом объеме текучей среды насыщается, процесс испарения может вызвать скачок давления текучей среды. Разбивание трубы на несколько сегментов позволяет меньшему объему жидкости в каждом сегменте насыщаться по одному, снижая прочность пика давления.
На этом графике показано давление объема текучей среды в каждом сегменте трубы. Пять скачков давления соответствуют насыщению объема текучей среды в каждом сегменте трубы, начиная с последнего сегмента и продвигаясь вверх по потоку к первому сегменту. Когда жидкость пересекает границу насыщения, ее удельный объем быстро увеличивается. Если жидкость не может откачивать объем достаточно быстро, то внутри объема создается давление. В двухфазной библиотеке текучих сред Simscape™ такие компоненты, как труба (2P), представляют текучую среду в виде модели с объемными параметрами. Это означает, что весь объем жидкости внутри компонента насыщается одновременно, что приводит к скачкам давления, наблюдаемым на графике.
В некоторых моделях эти скачки давления могут привести к неожиданному поведению, такому как быстрый всплеск обратного потока вверх по течению. Одним из способов уменьшения пиков давления является разделение одной длинной трубы на несколько более коротких сегментов трубы. Это позволяет меньшему объему жидкости в каждом сегменте трубы насыщаться один раз вместо всех одновременно. Другим способом уменьшения пиков давления является увеличение значения параметра постоянной времени фазового изменения. В этом примере труба диаметром 10 м разбивается на пять сегментов трубы диаметром 2 м для имитации испарения воды в пар.
На этом графике показана специфическая энтальпия объема жидкости в каждом сегменте трубы. Конкретная энтальпия недоступна непосредственно из зарегистрированных данных моделирования. Однако его можно вычислить по формуле: h = u + p * v, где u - удельная внутренняя энергия, p - давление, v - удельный объём.
Следующие две фигуры изображают свойства жидкости воды как функцию давления (p) и специфической внутренней энергии (u) и как функцию давления (p) и нормализованной внутренней энергии (unorm) соответственно. Жидкость представляет собой
переохлажденная жидкость, когда -1 < = unorm < 0;
двухфазная смесь, когда 0 < = unorm < = 1;
перегретый пар, когда 1 < unorm < = 2.
Данные о свойствах текучей среды предоставляются в виде прямоугольной сетки в p и unorm. Поэтому сетка в терминах p и u является непрямоугольной.
Данные о свойствах водной жидкости можно найти в waterPropertyTables.mat.
