Constant Volume Chamber (TL)
Ёмкость с фиксированным объемом тепловой жидкости и переменным количеством портов
- Библиотека:
Simscape/Библиотека фундаментов/Тепловая жидкость/Элементы
Описание
Блок Constant Volume Chamber (TL) моделирует накопление массы и энергии в ёмкости, содержащей фиксированный объем тепловой жидкости. Ёмкость может иметь от одного до четырех входных отверстий, маркированных от A до D, через которые может течь жидкость. Объем жидкости может обмениваться теплом с тепловой сетью, такой как сеть, представляющая окружающую ёмкость, через тепловой порт H.
Масса жидкости в ёмкости изменяется с плотностью, свойством, которое в тепловой жидкости обычно является функцией давления и температуры. Жидкость входит, когда давление в восходящем направлении входного отверстия повышается выше давления в ёмкости и выходит, когда градиент давления изменяется назад. Эффект в модели часто заключается в сглаживании внезапных изменений давления, как это делает электрический конденсатор с напряжением.
Сопротивление потоку между входным и внутренним отверстиями ёмкости принято незначительным. Поэтому давление во внутреннем пространстве равно давлению во входном отверстии. Аналогично, тепловое сопротивление между тепловым портом и внутренней частью ёмкости принято незначительным. Температура в интерьере равна температуре в тепловом порту.
Баланс массы
Масса может войти и выйти из ёмкости через порты A, B, C и D. Объем ёмкости фиксирован, но сжимаемость жидкости означает, что ее масса может изменяться с давлением и температурой. Темп массового накопления в ёмкости должен точно равняться массовым расходам жидкости в через порты A, B, C, и D:
где левая сторона является скоростью накопления массы и:
p - давление.
T - температура.
β - изотермический модуль объемной упругости.
ɑ - изобарный коэффициент теплового расширения.
- массовый расход жидкости.
Энергетический баланс
Энергия может войти и выйти из ёмкости двумя способами: с потоком жидкости через порты A, B, C и D, и с тепловым потоком через порт H. Никакая работа не выполняется на или жидкостью внутри ёмкости. Темп энергетического накопления во внутреннем жидком объеме должен поэтому равняться сумме энергетических скоростей потока жидкости в через порты A, B, C, D, и H:
где левой стороной является скорость накопления энергии и:
h - энтальпия.
ρ - плотность.
c p - удельная теплота.
V - объем ёмкости.
ϕ - энергетическая скорость потока жидкости.
Q - тепловая скорость потока жидкости.
Баланс импульса
Перепад давления из-за вязкого трения между отдельными портами и внутренней частью ёмкости принимается незначительным. Гравитация игнорируется, как и другие силы тела. Давление во внутреннем объеме жидкости должно равняться давлению в портах A, B, C и D:
Переменные
Чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции, используйте вкладку Variables в диалоговом окне блока (или раздел Variables в Property Inspector блоков). Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.
Допущения и ограничения
Ёмкость имеет фиксированный объем жидкости.
Сопротивление потоку между входным и внутренним отверстиями ёмкости незначительно.
Тепловое сопротивление между тепловым портом и внутренней частью ёмкости незначительно.
Кинетическая энергия жидкости в ёмкости незначительна.