Exponenta Banner

Thermal Liquid Properties (TL)

Предустановленные свойства жидкости для симуляции тепловой гидравлической сети

развернуть все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape/Жидкости/Тепловая жидкость/Утилиты

  • Thermal Liquid Properties (TL) block

Описание

Блок Thermal Liquid Properties (TL) устанавливает предопределенные свойства жидкости в тепловую гидравлическую сеть. Доступные жидкости включают чистую воду, водные смеси, дизельное топливо, авиационное топливо Jet A и 5W-30 SAE. Можно использовать этот блок как предустановленную альтернативу блоку Thermal Liquid Settings (TL). Если ваша сеть не имеет подключенного блока свойств жидкости, или будут применяться значения по умолчанию жидкости. Смотрите Задать Свойства Жидкости для получения дополнительной информации

Заданные свойства жидкости заданы в табличной форме как функции температуры и давления. Во время симуляции свойства сети задаются линейной интерполяцией между точками данных. Приведены табличные данные для водных смесей по массе или объему.

Все свойства жидкости, обычно заданные в блоке Thermal Liquid Settings (TL), заданы в блоке. Эти свойства включают плотность, модуль объемной упругости и коэффициент теплового расширения, удельную внутреннюю энергию и удельное тепло, а также кинематическую вязкость и теплопроводность. Свойства действительны в ограниченной области температур и давления, характерных для выбранной жидкости, и зависят, в случае смесей, от указанной концентрации. Симуляция разрешено только в этой области валидности.

Визуализация данных

Можно визуализировать свойства жидкости, определенные в блоке, и области давления и температуры валидности. Чтобы открыть утилиту визуализации, щелкните правой кнопкой мыши блок и выберите Fluids > Plot Fluid Properties. График обновляется автоматически после выбора свойства жидкости из выпадающего списка. Используйте кнопку Reload Data, чтобы регенерировать график всякий раз, когда изменяются выбор жидкости или параметры жидкости.

Визуализация данных плотности для 10% водной смеси глицерина

Области валидности

Области валидности заданы в блоке как матрицы нулей и таковых. Каждая строка соответствует табличной температуре, а каждый столбец - табличному давлению. Нуль обозначает некорректную точку останова, а единицу - допустимую точку останова. Эти матрицы валидности являются внутренними для блока и не могут быть изменены; их можно проверить только (с помощью утилиты визуализации данных блока).

В большинстве случаев матрицы валидности извлекаются непосредственно из табличных данных. Контуры давления смесей гликоля и глицерина не доступны из данных и получаются явно из параметров блоков. Рисунок ниже показывает пример области валидности для воды. Затененные квадраты указывают области температуры и давления за пределами области валидности.

Water

Свойства воды действительны при температуре выше тройного значения (273.160 K) до значения критической точки (647.096 K). Они действительны при давлениях выше большего значения тройной точки (611.657 Pa) с одной стороны и зависящее от температуры значение насыщения с другой, до значения критической точки (22,064,000 MPa). Давлениям ниже точки насыщения для заданной строки температур присваивается значение 0 в матрице валидности.

Seawater (MIT model)

Свойства морской воды действительны при температуре выше 0°C до 120°C (273.15 K на 393.15 K); они действительны при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 12 MPa. Давлениям ниже точки насыщения для заданной строки температур (и при заданном уровне концентрации) присваивается значение 0 в матрице валидности. Концентрации смеси могут варьироваться в значении от 0 на 0.12 на основе массовой дроби.

Ethylene glycol and water mixture

Свойства водной смеси этиленгликоля действительны в области, определяемом концентрацией смеси; они действительны при давлениях в пределах минимальной и максимальной границ, заданных в диалоговом окне блока (расширены горизонтально, чтобы охватить ширину строк температуры).

Нижняя граница температур всегда меньше минимальной температуры, извлеченной 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 варьироваться в значении от 0 на 0.6 если используется базис массовой дроби, или из 0 на 1 если используется базис объемной дроби.

Propylene glycol and water mixture

Свойства водной смеси пропиленгликоля действительны по температуре и давлению, области значений описаны для случая Ethylene glycol and water mixture. Концентрации смеси могут варьироваться в значении от 0 на 0.6 если используется базис массовой дроби, или из 0.1 на 0.6 если используется базис объемной дроби.

Glycerol and water mixture

Свойства водной смеси глицеринов действительны в пределах температуры и давления, как описано для случая Ethylene glycol and water mixture. Концентрации смеси могут варьироваться в значении от 0 на 0.6 на базис массовой дроби.

Aviation fuel Jet-A

Свойства топлива Jet A действительны при температуре выше -50.93°C до 372.46°C (222.22 K на 645.61 K); они действительны при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 2.41 MPa. Давлениям ниже точки насыщения для заданной строки температур присваивается значение 0 в матрице валидности.

Diesel fuel

Свойства дизельного топлива действительны при температуре выше -34.95°C до 417.82°C (238.20 K на 690.97 K); они действительны при давлениях выше точки насыщения до максимального значения 2.29 MPa. Давлениям ниже точки насыщения для заданной строки температур присваивается значение 0 в матрице валидности.

SAE 5W-30

Свойства SAE 5W-30 топлива получаются из данных, охватывающих различные области значений температур и давления для каждого свойства, но все расширены экстраполяцией до (-38, 200) C и (0.01, 100) MPa.

Вычисленные свойства

Из параметров блоков получают коэффициенты плотности и теплового расширения водных смесей соединений гликоля и глицерина. Плотность жидкости относительно давления и температуры вычисляется как:

ρ(T,p)=ρ(T)exp(p−pRβ),

где:

  • T - температура сети.

  • p - давление в сети.

  • ρ - плотность жидкости.

  • p R является эталонным давлением, сопоставленным с таблицами свойств жидкости.

  • ß - изотермический модуль объемной упругости.

где изменение плотности жидкости оценивается как:

(∂ρ(T,p)∂T)p=(∂ρ(T)∂T)Texp(p−pRβ).

Коэффициенттеплового расширения вычисляется как:

α(T,p)=−1ρ(T,p)(∂ρ(T)∂T)Texp(p−pRβ).

Порты

Сохранение

расширить все

Узел, идентифицирующий тепловую гидравлическую сеть, для которой нужно задать необходимые свойства жидкости. Жидкость, выбранная в этом блоке, применяется ко всей сети. Никакие другие Thermal Liquid Properties (TL) или Thermal Liquid Settings (TL) блоки не могут быть подключены к той же сети.

Параметры

расширить все

Устанавливает свойства жидкости вашей гидравлической сети. Доступные жидкости включают чистую воду, водные смеси, моторные масла и топливо.

Отношение массы соли в солевой смеси к общей массе этой смеси.

Зависимости

Этот параметр активен только тогда, когда Seawater (MIT model) выбран в качестве рабочей жидкости.

Количество, в котором можно определить концентрацию этиленгликоля в его водной смеси. Этот параметр активен только тогда, когда любой из них Ethylene glycol and water mixture или Propylene glycol and water mixture выбран в качестве рабочей жидкости.

Объем этиленгликоля в водной смеси, разделенный на общий объем этой смеси.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Ethylene glycol and water mixture выбран в качестве рабочей жидкости и Volume fraction выбран в качестве типа концентрации.

Масса этиленгликоля в водной смеси, разделенная на общую массу этой смеси.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Ethylene glycol and water mixture выбран в качестве рабочей жидкости и Mass fraction выбран в качестве типа концентрации.

Объем пропиленгликоля в водной смеси, разделенный на общий объем этой смеси.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Propylene glycol and water mixture выбран в качестве рабочей жидкости и Volume fraction выбран в качестве типа концентрации.

Масса пропиленгликоля в водной смеси, разделенная на общую массу этой смеси.

Зависимости

Этот параметр активен, когда Propylene glycol and water mixture выбран в качестве рабочей жидкости и Mass fraction выбран в качестве типа концентрации.

Модуль объемной упругости водной смеси при постоянной температуре. Модуль объемной упругости измерения измеряет изменение давления, необходимое для получения дробного изменения объема жидкости.

Зависимости

Этот параметр активен, когда любой из них Ethylene glycol and water mixture, Propylene glycol and water mixture, или Glycerol and water mixture выбран в качестве рабочей жидкости.

Нижняя граница области значений давления допускается в тепловой гидравлической сети, соединенной с этим блоком.

Зависимости

Этот параметр активен, когда любой из них Ethylene glycol and water mixture, Propylene glycol and water mixture, или Glycerol and water mixture выбран в качестве рабочей жидкости.

Верхняя граница области значений давления допускается в тепловой гидравлической сети, соединенной с этим блоком.

Зависимости

Этот параметр активен, когда любой из них Ethylene glycol and water mixture, Propylene glycol and water mixture, или Glycerol and water mixture выбран в качестве рабочей жидкости.

Абсолютное давление внешнего окружения, в которой проходит тепловая гидравлическая сеть. Значение по умолчанию является стандартным атмосферным давлением, измеренным на уровне моря на Земле.

Примеры моделей

Engine Cooling System

Система охлаждения Engine

Моделируйте систему охлаждения двигателя с контуром охлаждения масла, используя блоки Simscape™ Fluids™ Thermal Liquid. Система включает контур хладагента и контур охлаждения масла. Насос постоянной производительности управляет хладагентом через контур охлаждения. Основной фрагмент тепла от двигателя поглощается охлаждающей средой и рассеивается через излучателя. Температура системы регулируется термостатом, который отводит поток на излучателя только тогда, когда температура выше порога. Контур охлаждения масла также поглощает часть тепла от двигателя. Тепло, добавляемое к маслу, передается хладагенту теплообменником масло-хладагент. Излучатель является блоком E-NTU Теплообменник (TL) с потоком на воздушной стороне, управляемым входами физического сигнала. Теплообменник с охлаждающим маслом является блоком E-NTU (TL-TL). И насос хладагента, и масляный насос приводятся в действие частотой скорости вращения двигателя.

EV Battery Cooling System

Система охлаждения аккумуляторной батареи EV

В этой демонстрации показана система охлаждения аккумулятора Electric Vehicle (EV). Блоки батарей расположены поверх холодной пластины, которая состоит из охлаждающих каналов для направления потока охлаждающей жидкости ниже батарей. Тепло, поглощаемое охлаждающей жидкостью, транспортируется в Нагревательно-Охлаждающую Установку. Модуль отопления-охлаждения состоит из трех ветвей для переключения рабочих режимов для охлаждения и нагрева батареи. Нагреватель представляет собой электрический нагреватель для быстрого нагрева батарей в условиях низкой температуры. Излучатель использует воздушное охлаждение и/или отопление, когда батареи работают стабильно. Система хладагента используется для охлаждения перегретых батарей. Цикл охлаждения представлен количеством теплового потока, извлеченного из охлаждающей жидкости. Система моделируется либо FTP-75 цикле привода, либо в сценариях быстрой зарядки с различными температурами окружение.

Ссылки

[1] Массачусетский технологический институт (MIT), Теплофизические свойства базы данных морской воды. http://web.mit.edu/seawater.

[2] K.G. Nayar, M.H. Sharqawy, L.D. Banchik, J.H. Lienhard V, Теплофизические свойства морской воды: Обзор и новые корреляции, которые включают зависимость от давления, опреснение, Vol. 390, pp. 1-24, 2016.

[3] M.H. Sharqawy, J.H. Lienhard V, S.M. Zubair, Теплофизические свойства морской воды: Обзор существующих корреляций и данных, Опреснение и очистка воды, Том 16, стр. 354-380.

Расширенные возможности

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

.

См. также

Введенный в R2018a

Документация Simscape Fluids

Поддержка