Герметичный бак с переменными объемами газа и тепловой жидкости
Simscape/Жидкости/Интерфейсы Гидравлической сети/Емкости и аккумуляторы
Блок Tank (G-TL) моделирует накопление массы и энергии в ёмкости с отдельными объемами газа и тепловой жидкости. Общий объем жидкости фиксирован, но отдельные объемы газа и тепловой жидкости свободно изменяются. Два газовых порта допускают поток газа и переменное количество тепловых гидравлических портов, в диапазоне от одного до трех, допускают поток тепловой жидкости. Тепловые гидравлические порты могут быть на разных повышениях.
Бака входных отверстий и высот входных отверстий (y)
Давление в бак не фиксируется. Он изменяется во время симуляции с давлением в объеме газа. Он повышается, когда давление объема газа увеличивается и падает, когда давление объема газа падает. Объем тепловой жидкости принимается равновесным с объемом газа, и поэтому его давление совпадает с давлением газа.
Объемы жидкости могут обмениваться энергией с другими компонентами жидкости и с окружением, но не друг с другом. Объемы жидкости ведут себя так, как если бы они были изолированы друг от друга изолированной мембраной. Энергетические обмены с другими компонентами происходят через газ или тепловые гидравлические порты, в то время как обмены с окружением происходят, строго в виде тепла, через тепловые порты.
Используйте этот блок для компонентов модели, такие как дренажные баки, в которых вода, конденсированная из системы сжатого газа, поглощается в нижней части под действием силы тяжести и вытесняется через дренажное отверстие. Обратите внимание, однако, что ни газ, ни тепловая жидкость не областей захватывать эффекты изменения фазы - и поэтому этот блок не может захватывать эффекты конденсации.
Количество тепловых гидравлических портов зависит от варианта блока, который активен. Чтобы просмотреть или изменить активный вариант, щелкните правой кнопкой мыши блок и выберите Simscape > Block Choices. The One inlet
вариант предоставляет тепловой гидравлический порт A2, Two inlets
вариант добавляет порт B2, и Three inlets
вариант добавляет порт C2.
Общий объем бака равен сумме объемов газа и тепловой жидкости, которые в нем содержатся:
где V - объем, а T, L и G - общее, жидкое и газовое. Поскольку общий объем фиксирован, скорость изменения объема газа должна быть противоположной скорости, измеренной для объема тепловой жидкости:
Скорость изменения объема тепловой жидкости вычисляется путем дифференцирования выражения:
где M - масса, а ρ - плотность. Дифференциация дает массовый расход жидкости в объем тепловой жидкости:
Скорость изменения плотности тепловой жидкости:
где:
β - изотермический модуль объемной упругости.
ɑ - изобарный коэффициент теплового расширения.
p - давление жидкости.
T - температура жидкости.
Реорганизации дают скорость изменения объема тепловой жидкости и, кроме того, объема газа:
Скорость накопления массы в каждом объеме жидкости равна чистому массовому расходу жидкости в этом объеме жидкости. В объеме тепловой жидкости:
где M L - скорость накопления массы в объеме тепловой жидкости и являются ли отдельные массовые расходы жидкости жидкости в этот объем через тепловые гидравлические порты (A2, B2 и C2 в случае Three inlets
вариант). Скорость накопления массы содержит вклады от давления, температуры и изменения объема:
где давление объема тепловой жидкости по определению равно давлению объема газа, и поэтому уравнение записано в терминах давления газа. В объеме газа:
где M G - скорость накопления массы в объеме газа и - индивидуальные массовые расходы жидкости в этот объем через газовые порты (A2 и B2). Как и в случае объема тепловой жидкости, скорость накопления массы содержит вклады от давления, температуры и изменения объема:
где производные давления и температуры зависят от типа газа, заданного в блоке Gas Properties (G). Производные определены в разделе уравнений блока Translational Mechanical Converter (G) страницы с описанием. Замена V G на выражение, ранее полученное для этой переменной и объединение двух выражений для M G:
Реорганизации дают окончательное выражение баланса массы в объеме газа:
где заменено суммированием массовых расходов жидкости жидкости в объем тепловой жидкости.
Скорость накопления энергии в каждом объеме жидкости является суммой энергии, скорости потока жидкости через входные отверстия жидкости, скорости потока жидкости теплы через соответствующий тепловой порт и скорость потока жидкости энергии из-за изменения объема. Для объема газа:
где:
U - общая энергия объема жидкости.
h - жидкая энтальпия.
Q - тепловая скорость потока жидкости через тепловой порт.
ϕ i - это скорости потока энергии через входные отверстия жидкости.
Как и прежде, производные давления и температуры зависят от типа газа, заданного в блоке Gas Properties (G). Смотрите раздел уравнений Translational Mechanical Converter (G) блока страницы с описанием для их определений. Для объема тепловой жидкости:
где производная давления:
и производная по температуре является:
в котором c p - изобарное удельное тепло тепловой жидкости внутри бака.
Сопротивление потоку из-за трения или других причин игнорируется в обоих объемах жидкости. Эффект повышения на давление входного отверстия также игнорируется, но только со стороны газа. Поэтому давления на входе газа равно друг другу и внутреннему давлению объема газа:
Каждое из давлений на входе тепловой жидкости определяется глубиной входного отверстия. Внутреннее давление объема тепловой жидкости равно давлению объема газа (p L = p G). Включая динамические давления (p i, dyn) на входных отверстиях:
где y - повышение поверхности тепловой жидкости, y i - повышение входного отверстия тепловой жидкости, и g - ускорение свободного падения. Термин (y - y i) дает глубину входного отверстия тепловой жидкости относительно контура газ-тепловая жидкость. Динамическое давление в каждом отверстии тепловой жидкости зависит от направления потока в этом отверстии: