Receiver Accumulator (2P)

Бак с жидкостью и объемами пара переменной пропорции

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Двухфазная Жидкость / Tanks & Accumulators

Описание

Блок Receiver-Accumulator (2P) представляет бак жидкостью, которая может подвергнуться фазовому переходу. Жидкость и фазы пара, называемые зонами, моделируются как отличные объемы, которые могут измениться в размере в процессе моделирования, но не смешиваются. Относительная сумма места, которое зона занимает в системе, называется зональной частью, которая лежит в диапазоне от 0 к 1. Жидкая паром фаза смеси не моделируется.

В системе ОВКВ, когда этот бак помещается между конденсатором и клапаном расширения, он действует как приемник. Жидкие связи с блоком установлены в портах AL и BL. Когда бак помещается между испарителем и компрессором, он действует как аккумулятор. Связи пара с блоком установлены в портах AV и BV. Жидкость любой фазы может быть соединена с любым портом, однако жидкий выход от V портов находится в зоне пара, и порт L находится в жидкой зоне. Нет никакого массового потока через неподключенные порты.

Температура стенок резервуара установлена в порте H.

Об уровне жидкости бака сообщают как зональная часть в порте L. Если уровень жидкости сообщает о 0, бак полностью заполнен паром. Бак никогда не пуст.

Теплопередача между жидкостью и стеной

Общая теплопередача между жидкостью и стеной, _QH, является суммой теплопередачи в фазах пара и жидкости:

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

Теплопередача между жидкостью и стеной:

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

где:

z _L является жидкой частью объема бака.
S _W является Total heat transfer surface area.
α _L является Liquid heat transfer coefficient.
_TH является температурой стенки резервуара.
_TL является температурой жидкости.

Теплопередача между паром и стеной:

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

где:

α _V является Vapor heat transfer coefficient.
_TV является температурой пара.

Жидкая часть объема определяется из жидкой массовой части:

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

где:

_fM,L является массовой частью жидкости.
_νL является определенным объемом жидкости.
_νV является определенным объемом пара.

Энергетические скорости потока жидкости из-за фазового перехода

Когда жидкая определенная энтальпия больше или равна влажной жидкой определенной энтальпии, массовый расход жидкости испаряющейся жидкости:

${\dot{m}}_{Vap} = \frac{M_{L} (h_{L} - h_{L, S a t}) / (h_{V} - h_{L, S a t})}{τ} .$

где:

_ML является общей жидкой массой.
τ является параметром Vaporization and condensation time constant.
_hL является определенной энтальпией жидкости во внутреннем узле.
_hL,Sat является влажной жидкой определенной энтальпией во внутреннем узле.
_hV является определенной энтальпией пара.
_hV,Sat является влажным паром определенная энтальпия.

Энергетический поток, сопоставленный с испарением:

$ϕ_{Vap} = {\dot{m}}_{Vap} h_{V, S a t},$

Когда жидкая определенная энтальпия ниже, чем влажная жидкая определенная энтальпия, никакое испарение не происходит, и _{ṁVap = 0}.

Точно так же, когда пар, определенная энтальпия меньше чем или равна влажному пару определенная энтальпия, массовый расход жидкости жидкости сжатия:

${\dot{m}}_{Con} = \frac{M_{V} (h_{V} - h_{V, S a t}) / (h_{V} - h_{L, S a t})}{τ} .$

где _MV является общей массой пара.

Энергетический поток, сопоставленный с конденсацией:

$ϕ_{Con} = {\dot{m}}_{Довод "против"} h_{L, S a t},$

Когда пар, определенная энтальпия выше, чем влажный пар определенная энтальпия, никакая конденсация, происходит, и _{ṁCon = 0}.

Баланс массы

Общий объем бака является постоянным. Из-за фазового перехода, части объема и массы жидких изменений. Массовый баланс в жидкой зоне:

$\frac{d M_{L}}{d t} = {\dot{m}}_{L, В} - {\dot{m}}_{L,} + {\dot{m}}_{Довод "против"} - {\dot{m}}_{Vap},$

где:

$\dot{m}$ _{L, Во} входной массовый расход жидкости жидкости во всем L и V портах.
$\dot{m}$ _L, массовый расход жидкости жидкости выхода:

${\dot{m}}_{L,Out} = - ({\dot{m}}_{AL} + {\dot{m}}_{BL}),$
$\dot{m}$ _{Довод "против"} является массовым расходом жидкости жидкости сжатия.
$\dot{m}$ _Vap является массовым расходом жидкости испаряющейся жидкости.

Массовый баланс в зоне пара:

$\frac{d M_{V}}{d t} = {\dot{m}}_{V, В} - {\dot{m}}_{V,} - {\dot{m}}_{Довод "против"} + {\dot{m}}_{Vap},$

где:

_MV является общей массой пара.
$\dot{m}$ _{V, Во} входной массовый расход жидкости пара во всем L и V портах.
$\dot{m}$ _V, массовый расход жидкости пара выхода:

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

Если существует только одна зона, существующая в баке, массовый расход жидкости выхода жидкости является суммой скорости потока жидкости через все порты:

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

где $\dot{m}$ _фаза, $\dot{m}$ _L, если жидкость является совершенно жидкой, и $\dot{m}$ _V, если жидкость является полностью паром.

Энергетический баланс

Жидкость может нагреться или охладиться в зависимости от теплопередачи между баком и стеной, которая установлена температурой в порте 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 является определенной внутренней энергией жидкости.
_ϕL,In является входной энергетической скоростью потока жидкости жидкости во всем L и V портах.
_ϕL,Out является энергетической скоростью потока жидкости жидкости выхода:

$ϕ_{L,Out} = - (ϕ_{AL} + ϕ_{BL}) .$
_ϕCon является энергетической скоростью потока жидкости пара сжатия.
_ϕVap является энергетической скоростью потока испаряющейся жидкости.
_QL является теплопередачей между стенкой резервуара и жидкостью.

Энергетический баланс в зоне пара:

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

_uV является определенной внутренней энергией пара.
_ϕV,In является входной энергетической скоростью потока жидкости пара во всем L и V портах.
_ϕV,Out является энергетической скоростью потока жидкости пара выхода:

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

Если существует только одна зона, существующая в баке, энергетическая скорость потока жидкости выхода является суммой скорости потока жидкости через все порты:

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

где _ϕphase,Out является _ϕL,Out, если жидкость является совершенно жидкой, и _ϕV,Out, если жидкость является полностью паром.

Баланс импульса

Нет никаких скачков давления, смоделированных в баке, включая гидростатическое давление. Давление в любом порте равно внутреннему давлению бака.

Допущения и ограничения

Давление должно остаться ниже критического давления.
Гидростатическое давление не моделируется.
Контейнерная стена тверда, поэтому суммарный объем жидкости является постоянным.
Количество тепла стенки резервуара не моделируется.
Сопротивление потока посредством выходов не моделируется. К падению давления модели, сопоставленному с выходами, соедините блок Local Restriction (2P) или блок Flow Resistance (2P) к портам блока Receiver-Accumulator (2P).
Смесь жидкого пара не моделируется.

Порты

Вывод

развернуть все

`L` — Уровень жидкости
физический сигнал

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

Сохранение

развернуть все

`AV` — Открытие бака
двухфазная жидкость

Открытие для жидкости, чтобы течь в или из бака. И жидкость и пар могут войти через этот порт. Однако только пар может выйти через него — пока бак не истощается пара, в котором жидкость события также может вытечь через этот порт.

`BV` — Открытие бака
двухфазная жидкость

`AL` — Открытие бака
двухфазная жидкость

Открытие для жидкости, чтобы течь в или из бака. И жидкость и пар могут войти через этот порт. Однако только жидкость может выйти через него — пока бак не истощается жидкости, в которой пар события также может вытечь через этот порт.

`BL` — Открытие бака
двухфазная жидкость

`H` — Стенка резервуара
тепловой

Тепловой контур между объемом жидкости и стенкой резервуара. Используйте этот порт, чтобы получить теплообмены различных видов — например, проводящий, конвективный, или радиационный — между жидкостью и средой, внешней к баку.

Параметры

развернуть все

Основной

`Total volume` — Совокупный объем жидкости и фаз пара в баке
`1 m^3` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями объема

Совокупный объем жидкости и фаз пара в баке.

`Cross-sectional area at port AV` — Область, нормальная к направлению потока в порте AV
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Область, нормальная к направлению потока в порте AV.

`Cross-sectional area at port BV` — Область, нормальная к направлению потока в порте BV
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Область, нормальная к направлению потока в порте BV.

`Cross-sectional area at port AL` — Область, нормальная к направлению потока в порте AL
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Область, нормальная к направлению потока в порте AL.

`Cross-sectional area at port BL` — Область, нормальная к направлению потока в порте BL
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Область, нормальная к направлению потока в порте BL.

`Liquid volume fraction out of range` — Подразумевает, чтобы обработать экстремальные части объема
`No error` (значение по умолчанию) | `Error` | `Warning`

Подразумевает, чтобы обработать необычные части объема. Выберите Warning чтобы уведомить, когда часть объема пересекает заданную область. Выберите Error остановить симуляцию в таких событиях.

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

Нижняя граница допустимой области значений для жидкого объема фракционируется в баке. Части ниже этого значения инициируют предупреждение симуляции или ошибку (в зависимости от установки параметров блоков Liquid volume fraction out of range.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Liquid volume fraction out of range установлены в Warning или Error.

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

Верхняя граница допустимой области значений для жидкого объема фракционируется в баке. Части выше этого значения инициируют предупреждение симуляции или ошибку (в зависимости от установки параметров блоков Liquid volume fraction out of range.

Зависимости

Этот параметр активен, когда параметры блоков Liquid volume fraction out of range установлены в Warning или Error.

`Volume fraction threshold for transition to pure liquid or pure vapor` — Часть объема фазы, ниже которой можно перейти к однофазному баку
`20 W/(m^2K)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями степени / (areatemperature)

Часть объема любой фазы, ниже которой можно перейти к однофазному баку — или подохлажденный жидкий или перегретый пар. Этот параметр определяет, насколько сглаженный переход. Чем больше его значение, тем более сглаженный переход и поэтому быстрее симуляция (хотя за счет более низкой точности).

Теплопередача

`Vapor heat transfer coefficient` — Коэффициент для теплообмена между паром и стенкой резервуара
`20 W/(m^2K)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями степени / (areatemperature)

Коэффициент для теплообмена между зоной пара и ее разделом стенки резервуара. Этот параметр служит, чтобы вычислить уровень этого теплообмена.

`Liquid heat transfer coefficient` — Коэффициент для теплообмена между жидкостью и стенкой резервуара
`100 W/(m^2K)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями степени / (areatemperature)

Коэффициент для теплообмена между жидкой зоной и ее разделом стенки резервуара. Этот параметр служит, чтобы вычислить уровень этого теплообмена.

`Total heat transfer surface area` — Стенная площадь поверхности в контакте с жидкостью
`6 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Площадь поверхности бака, через который происходит теплообмен с жидкостью.

Эффекты и вкладка начальных условий

`Initial fluid energy specification` — Термодинамическая переменная, чье начальное значение, чтобы установить
`Liquid volume fraction` (значение 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` (значение по умолчанию) | скаляр с единицами давления

Давление в баке в начале симуляции, заданной против абсолютного нуля.

`Initial temperature` — Абсолютная температура в начале симуляции
`293.15 K` (значение по умолчанию) | скаляр с единицами температуры

Температура в баке в начале симуляции, заданной против абсолютного нуля.

Зависимости

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

`Initial liquid mass fraction` — Массовая часть жидкости в начале симуляции
0.5 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр между 0 и 1

Массовая часть жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

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

`Initial liquid volume fraction` — Часть объема жидкости в начале симуляции
0.5 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр между 0 и 1

Часть объема жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

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

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

Определенная энтальпия жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

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

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

Определенная внутренняя энергия жидкости в баке в начале симуляции.

Зависимости

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

`Vaporization and condensation time constant` — Характеристическая длительность события фазового перехода
`0.1 s` (значение по умолчанию) | скаляр с модулями времени

Характеристическое время к равновесию события фазового перехода, происходящего в баке. Увеличьте этот параметр, чтобы замедлить уровень фазового перехода или уменьшить его, чтобы ускорить уровень.

Примеры модели

Жилая холодильная установка

Моделирует основную систему охлаждения, которая передает тепло между охлаждающей двухфазной жидкостью и средой сырая воздушная смесь. Компрессор управляет хладагентом R134a через конденсатор, капиллярную трубу и испаритель. Аккумулятор гарантирует, что только пар возвращается к компрессору.

Терморегулирование электромобиля

Моделирует систему терморегулирования электромобиля батареи. Система состоит из двух циклов хладагента, цикла охлаждения и каюты цикл HVAC. Тепловая нагрузка является батареями, трансмиссией и каютой.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2018b

Документация

Receiver Accumulator (2P)

Описание

Теплопередача между жидкостью и стеной

Энергетические скорости потока жидкости из-за фазового перехода

Баланс массы

Энергетический баланс

Баланс импульса

Допущения и ограничения

Порты

Вывод

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 — Стенка резервуара тепловой

Параметры

Total volume — Совокупный объем жидкости и фаз пара в баке 1 m^3 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями объема

Cross-sectional area at port AV — Область, нормальная к направлению потока в порте AV 0.01 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Cross-sectional area at port BV — Область, нормальная к направлению потока в порте BV 0.01 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Cross-sectional area at port AL — Область, нормальная к направлению потока в порте AL 0.01 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Cross-sectional area at port BL — Область, нормальная к направлению потока в порте BL 0.01 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Liquid volume fraction out of range — Подразумевает, чтобы обработать экстремальные части объема No error (значение по умолчанию) | Error | Warning

Minimum liquid volume fraction — Значение, ниже которого можно инициировать предупреждение или ошибку0.05 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина между 0 и 1

Зависимости

Maximum liquid volume fraction — Значение, выше которого можно инициировать предупреждение или ошибку0.95 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина между 0 и 1

Зависимости

Total heat transfer surface area — Стенная площадь поверхности в контакте с жидкостью 6 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

Initial pressure — Абсолютное давление в начале симуляции 0.101325 MPa (значение по умолчанию) | скаляр с единицами давления

Initial temperature — Абсолютная температура в начале симуляции 293.15 K (значение по умолчанию) | скаляр с единицами температуры

Зависимости

Initial liquid mass fraction — Массовая часть жидкости в начале симуляции0.5 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр между 0 и 1

Зависимости

Initial liquid volume fraction — Часть объема жидкости в начале симуляции0.5 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр между 0 и 1

Зависимости

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

Зависимости

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

Зависимости

Vaporization and condensation time constant — Характеристическая длительность события фазового перехода 0.1 s (значение по умолчанию) | скаляр с модулями времени

Примеры модели

Жилая холодильная установка

Терморегулирование электромобиля

Расширенные возможности

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

Смотрите 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` — Стенка резервуара
тепловой

`Total volume` — Совокупный объем жидкости и фаз пара в баке
`1 m^3` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с модулями объема

`Cross-sectional area at port AV` — Область, нормальная к направлению потока в порте AV
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

`Cross-sectional area at port BV` — Область, нормальная к направлению потока в порте BV
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

`Cross-sectional area at port AL` — Область, нормальная к направлению потока в порте AL
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

`Cross-sectional area at port BL` — Область, нормальная к направлению потока в порте BL
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

`Liquid volume fraction out of range` — Подразумевает, чтобы обработать экстремальные части объема
`No error` (значение по умолчанию) | `Error` | `Warning`

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

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

`Total heat transfer surface area` — Стенная площадь поверхности в контакте с жидкостью
`6 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с единицами площади

`Initial pressure` — Абсолютное давление в начале симуляции
`0.101325 MPa` (значение по умолчанию) | скаляр с единицами давления

`Initial temperature` — Абсолютная температура в начале симуляции
`293.15 K` (значение по умолчанию) | скаляр с единицами температуры

`Initial liquid mass fraction` — Массовая часть жидкости в начале симуляции
0.5 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр между 0 и 1

`Initial liquid volume fraction` — Часть объема жидкости в начале симуляции
0.5 (значение по умолчанию) | безразмерный скаляр между 0 и 1

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

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

`Vaporization and condensation time constant` — Характеристическая длительность события фазового перехода
`0.1 s` (значение по умолчанию) | скаляр с модулями времени

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