Receiver Accumulator (2P)

Бак с объемами жидкости и паров переменной пропорции

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Двухфазная жидкость/Емкости и аккумуляторы

Описание

Блок Receiver-Accumulator (2P) моделирует бак с жидкостью, чем может подвергнуться изменению фазы. Жидкая и паровая фазы, называемые зонами, моделируются как отдельные объемы, которые могут изменяться в размере во время симуляции, но не смешиваются. Относительное количество пространства, которое зона занимает в системе, называется фракцией зоны, которая колеблется от 0 на 1. Паро-жидкая смешанная фаза не моделируется.

В системе ОВКВ, когда этот бак расположен между конденсатором и расширительным клапаном, она действует как приемник. Гидравлические соединения с блоком выполняются в портах AL и BL. Когда бак помещён между испарителем и компрессором, она действует как аккумулятор. Паровые соединения с блоком выполняются в портах AV и BV. Жидкость любой фазы может быть соединена с любым портом, однако жидкость, выходящая из порта V, находится в паровой зоне, а порт L находится в жидкой зоне. Массовый поток через несвязанные порты отсутствует.

Температура стенок бака устанавливается в порте H.

Уровень жидкости в баке указывается как доля зоны в порту L. Если уровень жидкости сообщает 0, бак полностью заполнена парами. Бак никогда не пуст.

Теплопередача между жидкостью и стенкой

Общая конвективная теплопередача между жидкостью и окружением, _QH, является суммой теплопередачи в жидкой и паровой фазах:

$Q_{H} = Q_{L} + Q_{V} .$

Теплопередача между жидкостью и окружением:

$Q_{L} = z_{L} S_{W} α_{L} (T_{H} - T_{L}),$

где:

z L - объемная доля жидкости в баке.
S W является Total heat transfer surface area.
α L является Liquid heat transfer coefficient.
_TH - температура стенки бака.
_TL - температура жидкости.

Теплопередача между паром и окружением:

$Q_{V} = (1 - z_{L}) S_{W} α_{V} (T_{H} - T_{V}),$

где:

α V является Vapor heat transfer coefficient.
_TV - температура пара.

Объемная фракция жидкости определяется из массовой фракции жидкости:

$z_{L} = \frac{f_{M,L} ν_{L}}{f_{M,L} ν_{L} + (1 - f_{M,L}) ν_{V}},$

где:

_fM,L - массовая доля жидкости.
_νL - удельный объем жидкости.
_νV - удельный объем пара.

Энергетические Скорости потока жидкости из-за изменения фазы

Когда удельная энтальпия жидкости больше или равна удельной энтальпии насыщения жидкости, энергетический поток, связанный с испарением, равен:

$ϕ_{Vap} = \frac{M_{L} (h_{L} - h_{L,Sat})}{τ},$

где:

_ML - общая масса жидкости.
τ является Vaporization and condensation time constant.
_hL - специфическая энтальпия жидкости во внутреннем узле.
_hL,Sat - специфическая энтальпия насыщения жидкости во внутреннем узле.

Массовый расход жидкости испаряющейся жидкости:

${\dot{m}}_{Vap} = \frac{ϕ_{Vap}}{h_{V,Sat}} .$

Когда специфическая энтальпия ниже, чем специфическая энтальпия насыщения, испарение не происходит и _{ΦVap = 0}.

Точно так же, когда удельная энтальпия паров меньше или равна удельной энтальпии насыщенных паров, энергетический поток, связанный с конденсацией:

$ϕ_{Con} = \frac{M_{V} (h_{V} - h_{V,Sat})}{τ},$

где:

_MV - общая масса паров.
_hV - специфическая энтальпия пара.
_hV,Sat - насыщенная парспецифическая энтальпия.

Массовый расход жидкости конденсирующей жидкости:

${\dot{m}}_{Con} = \frac{ϕ_{Con}}{h_{L,Sat}} .$

Когда специфическая энтальпия выше, чем насыщенная парспецифическая энтальпия, конденсация не происходит и _{ΦCond = 0}.

Баланс массы

Общий объем бака постоянен. Из-за изменения фазы изменяются объемная доля и масса фаз жидкости. Баланс массы в жидкой зоне:

$\frac{d M_{L}}{d t} = {\dot{m}}_{L, In} - {\dot{m}}_{L, Out} + {\dot{m}}_{Довод «против»} - {\dot{m}}_{Vap},$

где:

$\dot{m}$ _{L, In} - массовый расход жидкости на входе.
$\dot{m}$ _{L, Out} - массовый расход жидкости на выходе:

${\dot{m}}_{L,Out} = - ({\dot{m}}_{AL} + {\dot{m}}_{BL}),$
$\dot{m}$ _Con - массовый расход жидкости конденсирующей жидкости.
$\dot{m}$ _Vap является массовым расходом жидкости испаряющейся жидкости.

Баланс массы в паровой зоне:

$\frac{d M_{V}}{d t} = {\dot{m}}_{V, In} - {\dot{m}}_{V, Out} - {\dot{m}}_{Довод «против»} + {\dot{m}}_{Vap},$

где:

_MV - общая масса паров.
$\dot{m}$ _{V, In} - массовый расход паров на входе.
$\dot{m}$ _{V, Out} - массовый расход пара на выходе:

${\dot{m}}_{V,Out} = - ({\dot{m}}_{AV} + {\dot{m}}_{BV}) .$

Если в баке присутствует только одна зона, массовый расход жидкости на выходе является суммой скорости потока жидкости через все порты:

${\dot{m}}_{phase,Out} = - ({\dot{m}}_{AL} + {\dot{m}}_{BL} + {\dot{m}}_{AV} + {\dot{m}}_{BV}) .$

Энергетический баланс

Жидкость может нагреваться или охлаждаться в зависимости от теплопередачи между баком и окружением, которая устанавливается температурой в порту H.

Энергетический баланс в жидкой зоне:

$M_{L} \frac{d u_{L}}{d t} + \frac{d M_{L}}{d t} u_{L} = ϕ_{L,In} - ϕ_{L,Out} + ϕ_{Con} - ϕ_{Vap} + Q_{L} .$

где:

_uL - удельная внутренняя энергия жидкости.
_ϕL,In - энергетическая скорость потока жидкости входного отверстия.
_ϕL,Out - выходная скорость потока жидкости энергии:

$ϕ_{L,Out} = - (ϕ_{AL} + ϕ_{BL}) .$
_ϕCon - энергетическая скорость потока жидкости конденсирующей жидкости.
_ϕVap - энергетическая скорость потока жидкости испаряющейся жидкости.
_QL - теплопередача между окружением и жидкостью.

Энергетический баланс в паровой зоне:

$M_{V} \frac{d u_{V}}{d t} + \frac{d M_{V}}{d t} u_{V} = ϕ_{V,In} - ϕ_{V,Out} - ϕ_{Con} + ϕ_{Vap} + Q_{V} .$

_uV - удельная внутренняя энергия пара.
_ϕV,In - энергетическая скорость потока жидкости входного пара.
_ϕV,Out - энергия пара на выходе скорости потока жидкости:

$ϕ_{V,Out} = - (ϕ_{AV} + ϕ_{BV}) .$
_QV - теплопередача между стенкой бака и паром.

Если в баке присутствует только одна зона, расход энергии на выходе является суммой скорости потока жидкости через все порты:

$ϕ_{phase,Out} = - (ϕ_{AL} + ϕ_{BL} + ϕ_{AV} + ϕ_{BV}) .$

Баланс импульса

Никаких скачков давления, смоделированных в баке, включая гидростатическое давление, нет. Давление в любом порте равно внутреннему давлению в баке.

Допущения и ограничения

Давление должно оставаться ниже критического давления.
Гидростатическое давление не моделируется.
Стенка контейнера жесткая, поэтому общий объем жидкости является постоянным.
Тепловая масса стенки бака не моделируется.
Сопротивление потоку через выходные отверстия не моделируется. Чтобы смоделировать падения давления, сопоставленные с выходными отверстиями, соедините блок Local Restriction (2P) или блок Flow Resistance (2P) с портами блока Receiver-Accumulator (2P).
Фаза смеси пар-жидкость не моделируется.

Порты

Выход

расширить все

`L` - Уровень жидкости
физический сигнал

Уровень жидкости в баке. Используйте этот порт, чтобы контролировать количество жидкости, остающейся внутри.

Сохранение

расширить все

`AV` - Открытие бака
двухфазная жидкость

Открытие для жидкости, которая течет внутрь или из бака. И жидкость, и пар могут войти через этот порт. Однако через него может выйти только пар - пока бак не истощится из пара, в этом случае жидкость тоже может вытекать через этот порт.

`BV` - Открытие бака
двухфазная жидкость

`AL` - Открытие бака
двухфазная жидкость

Открытие для жидкости, которая течет внутрь или из бака. И жидкость, и пар могут войти через этот порт. Однако выйти через него может только жидкость - пока бак не истощится жидкостью, в этом случае пар тоже может вытечь через этот порт.

`BL` - Открытие бака
двухфазная жидкость

`H` - Стенки бака
тепловой

Тепловой контур между объемом жидкости и стенкой бака. Используйте этот порт для захвата теплообменников различного рода - для примера, проводящего, конвективного, или радиационного - между жидкостью и окружением, внешней по отношению к баку.

Параметры

расширить все

Главный

`Total volume` - Совокупный объем жидкой и паровой фаз в баке
`1 m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения объема

Совокупный объем жидкой и паровой фаз в баке.

`Cross-sectional area at port AV` - Площадь, нормальная к направлению потока в порту AV
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Площадь, нормальная к направлению потока в порту AV.

`Cross-sectional area at port BV` - Площадь, нормальная к направлению потока в порту BV
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Площадь, нормальная к направлению потока в порту BV.

`Cross-sectional area at port AL` - Площадь, нормальная к направлению потока в порту AL
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Площадь, нормальная к направлению потока в порту AL.

`Cross-sectional area at port BL` - Площадь, нормальная к направлению потока в порту BL
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Площадь, нормальная к направлению потока в порту BL.

`Liquid volume fraction out of range` - Средства для обработки крайних объемных дробей
`No error` (по умолчанию) | `Error` | `Warning`

Средство для обработки необычных объемных фракций. Выберите Warning должно быть уведомлено, когда объемная фракция пересекает заданную область. Выберите Error остановить симуляцию при таких событиях.

`Minimum liquid volume fraction` - Значение, ниже которого можно вызвать предупреждение или ошибку
`0.05` (по умолчанию) | положительная скалярная величина между 0 и 1

Нижняя граница допустимой области значений объемной фракции жидкости в баке. Дроби ниже этого значения вызовут предупреждение симуляции или ошибку (в зависимости от настройки Liquid volume fraction out of range параметров блоков.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Liquid volume fraction out of range параметров блоков установлено на Warning или Error.

`Maximum liquid volume fraction` - Значение, выше которого можно вызвать предупреждение или ошибку
`0.95` (по умолчанию) | положительная скалярная величина между 0 и 1

Верхняя граница допустимой области значений объемной фракции жидкости в баке. Дроби выше этого значения вызовут предупреждение симуляции или ошибку (в зависимости от настройки Liquid volume fraction out of range параметров блоков.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Liquid volume fraction out of range параметров блоков установлено на Warning или Error.

`Volume fraction threshold for transition to pure liquid or pure vapor` - Объемная доля фазы ниже которой для перехода к однофазному баку
`20 W/(m^2K)` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями степени/( площадь температура

)

Объемная доля любой фазы ниже которой для перехода к однофазному баку - переохлажденная жидкость или перегретый пар. Этот параметр определяет, насколько плавен переход. Чем больше его значение, тем плавнее переход и, следовательно, тем быстрее симуляция (хотя и за счет меньшей точности).

Теплопередача

`Vapor heat transfer coefficient` - Коэффициент теплообмена пара и стенки бака
`20 W/(m^2K)` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями степени/( площадь температура

)

Коэффициент теплообмена паровой зоны и ее секции стенки бака. Этот параметр служит, чтобы вычислить скорость этого теплообмена.

`Liquid heat transfer coefficient` - Коэффициент теплообмена между жидкостью и стенкой бака
`100 W/(m^2K)` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями степени/( площадь температура

)

Коэффициент теплообмена между жидкой зоной и ее участком стенки бака. Этот параметр служит, чтобы вычислить скорость этого теплообмена.

`Total heat transfer surface area` - Площадь поверхности стенки в контакте с жидкостью
`6 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Площадь поверхности бака, через которую происходит теплообмен с жидкостью.

Вкладка Эффекты и начальные условия

`Initial fluid energy specification` - Термодинамическая переменная, начальное значение которой устанавливается
`Liquid volume fraction` (по умолчанию) | `Temperature` | `Liquid mass fraction` | `Specific enthalpy` | `Specific internal energy`

Термодинамическая переменная, в терминах которой можно задать начальные условия компонента.

`Initial pressure` - Абсолютное давление в начале симуляции
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения давления

Давление в баке в начале симуляции, заданное при абсолютном нуле.

`Initial temperature` - Абсолютная температура в начале симуляции
`293.15 K` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения температуры

Температура в баке в начале симуляции, заданная при абсолютном нуле.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена на Temperature.

`Initial liquid mass fraction` - Массовая доля жидкости в начале симуляции
`0.5` (по умолчанию) | безразмерным скаляром между 0 и 1

Массовая доля жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена на Liquid mass fraction.

`Initial liquid volume fraction` - Объемная доля жидкости в начале симуляции
`0.5` (по умолчанию) | безразмерным скаляром между 0 и 1

Объемная доля жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена на Liquid volume fraction.

`Initial specific enthalpy` - Специфическая энтальпия в начале симуляции
`1500 kJ/kg` (по умолчанию) | скаляр с модулями энергии/массы

Специфическая энтальпия жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена на Specific enthalpy.

`Initial specific internal energy` - Удельная внутренняя энергия в начале симуляции
`1500 kJ/kg` (по умолчанию) | скаляр с модулями энергии/массы

Удельная внутренняя энергия жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр активен, когда опция Initial fluid energy specification установлена на Specific internal energy.

`Vaporization and condensation time constant` - Характеристическая длительность события изменения фазы
`0.1 s` (по умолчанию) | скаляр с модулями времени

Характерное время до равновесия события изменения фазы, происходящего в баке. Увеличьте этот параметр, чтобы замедлить скорость изменения фазы или уменьшить его, чтобы ускорить скорость.

Примеры моделей

Бытовой холодильный модуль

Моделирует базовую холодильную систему, которая передает тепло между двухфазной жидкостью хладагента и экологической влажной воздушной смесью. Компрессор управляет R134a хладагентом через конденсатор, капиллярную трубку и испаритель. Аккумулятор гарантирует, что только пар возвращается в компрессор.

Электрическое Транспортное средство Тепловое Управление

Моделирует систему теплового управления электрического транспортного средства аккумулятора. Система состоит из двух циклов теплоносителя, холодильного цикла и кабины ОВКВ цикла. Тепловой нагрузкой являются батареи, силовой агрегат и кабина.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

2-Port Constant Volume Chamber (2P) | 3-Port Constant Volume Chamber (2P) | 3-Zone Pipe (2P) | Constant Volume Chamber (2P)

Введенный в R2018b

Документация

Receiver Accumulator (2P)

Описание

Теплопередача между жидкостью и стенкой

Энергетические Скорости потока жидкости из-за изменения фазы

Баланс массы

Энергетический баланс

Баланс импульса

Допущения и ограничения

Порты

Выход

L - Уровень жидкости физический сигнал

Сохранение

AV - Открытие бака двухфазная жидкость

BV - Открытие бака двухфазная жидкость

AL - Открытие бака двухфазная жидкость

BL - Открытие бака двухфазная жидкость

H - Стенки бака тепловой

Параметры

Total volume - Совокупный объем жидкой и паровой фаз в баке 1 m^3 (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения объема

Cross-sectional area at port AV - Площадь, нормальная к направлению потока в порту AV 0.01 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Cross-sectional area at port BV - Площадь, нормальная к направлению потока в порту BV 0.01 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Cross-sectional area at port AL - Площадь, нормальная к направлению потока в порту AL 0.01 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Cross-sectional area at port BL - Площадь, нормальная к направлению потока в порту BL 0.01 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Liquid volume fraction out of range - Средства для обработки крайних объемных дробей No error (по умолчанию) | Error | Warning

Minimum liquid volume fraction - Значение, ниже которого можно вызвать предупреждение или ошибку 0.05 (по умолчанию) | положительная скалярная величина между 0 и 1

Зависимости

Maximum liquid volume fraction - Значение, выше которого можно вызвать предупреждение или ошибку 0.95 (по умолчанию) | положительная скалярная величина между 0 и 1

Зависимости

Vapor heat transfer coefficient - Коэффициент теплообмена пара и стенки бака 20 W/(m^2*K) (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями степени/( площадь * температура

Total heat transfer surface area - Площадь поверхности стенки в контакте с жидкостью 6 m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

Initial pressure - Абсолютное давление в начале симуляции 0.101325 MPa (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения давления

Initial temperature - Абсолютная температура в начале симуляции 293.15 K (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения температуры

Зависимости

Initial liquid mass fraction - Массовая доля жидкости в начале симуляции 0.5 (по умолчанию) | безразмерным скаляром между 0 и 1

Зависимости

Initial liquid volume fraction - Объемная доля жидкости в начале симуляции 0.5 (по умолчанию) | безразмерным скаляром между 0 и 1

Зависимости

Initial specific enthalpy - Специфическая энтальпия в начале симуляции 1500 kJ/kg (по умолчанию) | скаляр с модулями энергии/массы

Зависимости

Initial specific internal energy - Удельная внутренняя энергия в начале симуляции 1500 kJ/kg (по умолчанию) | скаляр с модулями энергии/массы

Зависимости

Vaporization and condensation time constant - Характеристическая длительность события изменения фазы 0.1 s (по умолчанию) | скаляр с модулями времени

Примеры моделей

Бытовой холодильный модуль

Электрическое Транспортное средство Тепловое Управление

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`L` - Уровень жидкости
физический сигнал

`AV` - Открытие бака
двухфазная жидкость

`BV` - Открытие бака
двухфазная жидкость

`AL` - Открытие бака
двухфазная жидкость

`BL` - Открытие бака
двухфазная жидкость

`H` - Стенки бака
тепловой

`Total volume` - Совокупный объем жидкой и паровой фаз в баке
`1 m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения объема

`Cross-sectional area at port AV` - Площадь, нормальная к направлению потока в порту AV
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

`Cross-sectional area at port BV` - Площадь, нормальная к направлению потока в порту BV
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

`Cross-sectional area at port AL` - Площадь, нормальная к направлению потока в порту AL
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

`Cross-sectional area at port BL` - Площадь, нормальная к направлению потока в порту BL
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

`Liquid volume fraction out of range` - Средства для обработки крайних объемных дробей
`No error` (по умолчанию) | `Error` | `Warning`

`Minimum liquid volume fraction` - Значение, ниже которого можно вызвать предупреждение или ошибку
`0.05` (по умолчанию) | положительная скалярная величина между 0 и 1

`Maximum liquid volume fraction` - Значение, выше которого можно вызвать предупреждение или ошибку
`0.95` (по умолчанию) | положительная скалярная величина между 0 и 1

`Vapor heat transfer coefficient` - Коэффициент теплообмена пара и стенки бака
`20 W/(m^2K)` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями степени/( площадь температура

`Total heat transfer surface area` - Площадь поверхности стенки в контакте с жидкостью
`6 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями измерения площади

`Initial pressure` - Абсолютное давление в начале симуляции
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения давления

`Initial temperature` - Абсолютная температура в начале симуляции
`293.15 K` (по умолчанию) | скаляр с модулями измерения температуры

`Initial liquid mass fraction` - Массовая доля жидкости в начале симуляции
`0.5` (по умолчанию) | безразмерным скаляром между 0 и 1

`Initial liquid volume fraction` - Объемная доля жидкости в начале симуляции
`0.5` (по умолчанию) | безразмерным скаляром между 0 и 1

`Initial specific enthalpy` - Специфическая энтальпия в начале симуляции
`1500 kJ/kg` (по умолчанию) | скаляр с модулями энергии/массы

`Initial specific internal energy` - Удельная внутренняя энергия в начале симуляции
`1500 kJ/kg` (по умолчанию) | скаляр с модулями энергии/массы

`Vaporization and condensation time constant` - Характеристическая длительность события изменения фазы
`0.1 s` (по умолчанию) | скаляр с модулями времени

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®