Испарение жидкости в трубопроводе
Этот пример показывает, как смоделировать испарение воды для производства пара. Жидкая вода поступает в трубопровод со скоростью 370 К со скоростью 1 кг/с. Трубопровод нагревается до 1000 К, вызывая насыщение воды, протекающей внутри трубопровода.
Когда жидкость в большом объеме жидкости насыщается, процесс испарения может привести к скачку давления жидкости. Разбивка трубопровода на несколько сегментов позволяет меньшему объему жидкости в каждом сегменте насыщаться по одному, уменьшая прочность скачка давления.
Модель
Подсистема сегмента 1 трубопровода
Результаты симуляции из возможностей
Результаты симуляции из Simscape Logging
Этот график показывает давление объема жидкости в каждом сегменте трубопровода. Пять скачков давления соответствуют насыщению объема жидкости в каждом сегменте трубопровода, начиная с последнего сегмента и продвигаясь вверх по потоку к первому сегменту. Когда жидкость пересекает контур насыщения, ее удельный объем быстро увеличивается. Если жидкость не может удалить объем достаточно быстро, то давление накапливается внутри объема. В Simscape™ Двухфазной Библиотеке Жидкости такие компоненты, как Pipe (2P), представляют жидкость как модель сжатого параметра. Это означает, что весь объем жидкости внутри компонента насыщается сразу, 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 в восходящем направлении. Один из способов уменьшить скачки давления - разбить один длинный трубопровод на несколько более коротких сегментов трубопровода. Это позволяет меньшему объему жидкости в каждом сегменте трубопровода насыщаться по одному за раз, а не сразу. Другой способ уменьшить скачки давления - увеличить значение параметра постоянной времени изменения фазы. В этом примере трубопровод на 10 м разбивается на пять сегментов трубопровода на 2 м для моделирования испарения воды в пар.
Этот график показывает специфическую энтальпию объема жидкости в каждом сегменте трубопровода. Специфическая энтальпия не доступна непосредственно из записанных данных моделирования. Однако его можно вычислить из формулы: h = u + p * v, где u - удельная внутренняя энергия, p - давление, а v - удельный объем.
Свойства жидкости
Следующие два рисунков строят графики свойств жидкости воды как функции давления (p) и удельной внутренней энергии (u) и как функции давления (p) и нормированной внутренней энергии (unorm), соответственно. Жидкость является
переохлажденная жидкость при -1 < = unorm < 0;
двухфазная смесь при 0 < = unorm < = 1;
перегретый пар при 1 < unorm < = 2.
Данные о свойствах жидкости предоставляются в виде прямоугольной сетки p и unorm. Поэтому сетка с точки зрения p и u является непрямоугольной.
Данные о свойствах водной жидкости можно найти в waterPropertyTables.mat.
