Thermostatic Expansion Valve (2P)
Клапан контроля потока, который обеспечивает перегрев испарителя для использования в циклах охлаждения
- Библиотека:
Simscape / Жидкости / Двухфазная Жидкость / Valves & Orifices / Клапаны контроля потока
Описание
Блок Thermostatic Expansion Valve (2P) моделирует клапан с перепадом давления, который обеспечивает перегрев испарителя в двухфазной гидросистеме. Этот клапан обычно помещается между конденсатором и испарителем в системе охлаждения и обеспечивает определенный температурный дифференциал путем модерирования потока в испаритель.
Когда перегрев, различие в температуре между паром при выходе испарителя и жидкой температуре испарения, достигает Static (minimum) evaporator superheat, завершений клапана. Это уменьшает поток через испаритель, который уменьшает теплопередачу в испарителе и увеличивает выходную температуру испарителя. Когда вы включаете максимальное давление или температурный предел параметром MOP limit for evaporating pressure, завершения клапана, когда предел превышен.
Датчик лампы в порте S измеряет выходную температуру испарителя. Если клапан в вашей системе имеет внешнюю эквализацию давления, давление выхода испарителя моделируется связью линии от испарителя до порта E. В противном случае давление в порте B используется для внутренней эквализации давления. Блок балансирует давление лампы, которое действует, чтобы открыть клапан с давлением эквализации клапана, которое действует, чтобы закрыть клапан.
Площадь открытия
Клапан действует, в основном, чтобы управлять массовым расходом жидкости между конденсатором и испарителем путем регулирования эффективной открытой области, эффективности S. Массовый расход жидкости вычисляется как
где:
v в является входом определенный объем или объем жидкости на единицу массы.
Δp является перепадом давления по клапану, p – p B.
Бегство Δp является порогом давления для переходного потока. Ниже этого значения поток ламинарен. Это вычисляется как:
где бегством B является Laminar flow pressure ratio.
Эффективная область клапана зависит от перепада давлений между измеренным давлением, лампой p и давлением эквализации, p eq:
где:
β является клапаном, постоянным определенный из номинальных условий работы. Смотрите Определение β от Номинальных Условий для получения дополнительной информации.
p находился, жидкое давление насыщения, которое является функцией температуры и оцененный при обозначенных температурах. psat(Tevap+ΔTstatic) является давлением насыщения в Tevap+ΔTstatic.
T evap является Nominal evaporating temperature.
Статическим ΔT является Static (minimum) evaporator superheat.
pbulb является жидким давлением лампы. Давление лампы является давлением насыщения, , если ограничение давления не включено, и максимальное давление было достигнуто; смотрите предел MOP для испарения давления для получения дополнительной информации. Tbulb является температурой жидкости лампы.
p eq зависит от установки эквализации давления клапана:
Если Pressure equalization установлен в
Internal pressure equalization, p eq является давлением в порте B.Если Pressure equalization установлен в
External pressure equalization, p eq является давлением в порте E.
Эффективная область клапана имеет пределы. Минимальная эффективная область клапана, Seff,min,
где fleak является Closed valve leakage flow as a fraction of nominal flow. Номинальная эффективная область клапана, Seff,nom и максимальная эффективная область клапана обсуждены в Определении β от Номинальных Условий.
β представляет отношение между номинальным перегревом испарителя и номинальной способностью испарителя, уровнем теплопередачи между этими двумя жидкостями в испарителе:
где psat(Tevap+ΔTnom) является давлением насыщения в сумме Nominal evaporating temperature и Nominal (static + opening) evaporator superheat.
Номинальная эффективная область клапана, эффективность S, имя, вычисляется в зависимости от номинального конденсатора и термодинамики испарителя:
где:
Tcond является Nominal condensing temperature.
vcond является жидким определенным объемом в Tcond.
Qnom является Nominal evaporator capacity.
cp,evap является удельной теплоемкостью пара в Tevap.
hevap является паром определенная энтальпия в Tevap.
cp,cond является жидкой удельной теплоемкостью в Tcond.
hcond является жидкой определенной энтальпией в Tcond.
ΔTsub является Nominal condenser subcooling. Подохлаждение является различием в температуре между конденсаторным выходом и температуре сжатия.
Максимальная эффективная площадь клапана определяется таким же образом как Seff,nom, но вместо этого использует Maximum evaporator capacity вместо Nominal evaporator capacity.
Эквализация давления
Давление эквализации является давлением при выходе испарителя, который управляет удобством использования клапана. В физических системах с низким падением давления в испарителе из-за вязкого трения, эквализация давления может произойти внутренне с давлением в порте B. Это упоминается как внутренняя эквализация давления. В системах с большими потерями соедините порт выхода испарителя с блоком клапана в порте E.
Предел MOP для испарения давления
Можно ограничить максимальным давлением в испарителе путем определения максимального давления или сопоставленной температуры параметром MOP limit for evaporating pressure. Если включено, клапан закрывается, когда температура лампы превышает температуру, сопоставленную с максимальным давлением лампы, и открывается, если давление уменьшает. Если MOP limit for evaporating pressure установлен в Off, или измеренное давление ниже предела, . Если включено, когда измерение превышает предел, давление лампы остается в
где:
Лампа p, MOP является функцией Maximum operating pressure, p eq, MOP или давление, сопоставленное с Maximum operating temperature и номинальной температурой испарителя:
Лампа T является температурой жидкости лампы. Это - температура в порте S, если Bulb temperature dynamics установлен в
Off. Задержка первого порядка применяется к температуре лампы, если Bulb temperature dynamics установлен вOn.Лампа T, MOP является связанной температурой при давлении лампа p, MOP.
Динамика температуры лампы
Можно смоделировать лампу динамический ответ на изменяющиеся температуры установкой Bulb temperature dynamics к On. Это вводит задержку первой степени в измеренной температуре:
где:
T S является температурой в порте S. Если движущие силы лампы не моделируются, это - лампа T.
Лампой τ является Bulb thermal time constant.
Жидкая определенная динамика объема
Когда жидкость во входе клапана является смесью жидкого пара, блок вычисляет определенный объем как:
где:
xdyn является входным качеством пара. Блок применяет задержку первого порядка к входному качеству пара смеси.
vliq является жидким определенным объемом жидкости.
vvap является паром определенный объем жидкости.
Если входная жидкость является жидкостью или паром, vin является соответствующей жидкостью, или испаритесь определенный объем.
Если входное качество пара является смесью жидкого пара, блок применяет задержку первого порядка:
где:
xdyn является динамическим качеством пара.
xin является текущим входным качеством пара.
τ является Inlet phase change time constant.
Если входная жидкость является подохлажденной жидкостью, xdyn равен xin.
Уравнения сохранения
Масса сохраняется через клапан:
где:
массовый расход жидкости в порте A.
массовый расход жидкости в порте B.
Обратные потоки численно поддерживаются, однако, блок клапана не спроектирован для, течет из порта B к порту A.
Энергетический поток также сохраняется через клапан:
где:
Φ A является энергетической скоростью потока жидкости в порте A.
Φ B является энергетической скоростью потока жидкости в порте B.
Порты
Сохранение
Параметры
Примеры модели
Ссылки
[1] Имз, Иэн В., Адриано Милаццо и Грем Г. Медман. "Моделируя термостатические клапаны расширения". Международный журнал охлаждения 38 (февраль 2014): 189-97.