Centrifugal Pump (IL)

Центробежный насос в изотермической жидкой сети

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Pumps & Motors

Описание

Блок Centrifugal Pump (IL) представляет центробежный насос, который передает энергию от вала до жидкости в изотермической жидкой сети. Перепад давления и механический крутящий момент являются функциями крышки насоса и приводной мощности, которые зависят от мощности насоса. Можно параметрировать насос аналитически или линейной интерполяцией табличных данных. Законы подобия насоса задают базовую физику блока, которые масштабируют эффективность насоса к отношению тока к ссылочным значениям скорости вращения насоса и диаметра рабочего колеса.

По умолчанию поток и перепад давления от порта A до порта B. Порт C представляет преобразование регистра насоса, и порт R представляет вал насоса. Можно задать нормальное операционное направление вала в параметре Mechanical orientation. Если вал начинает вращаться в противоположном направлении, перепад давлений через блок опускается до нуля.

Конфигурация порта

Рисунок показывает местоположение портов блока на типичном центробежном насосе.

Параметризация Analytical: способность, голова и приводная мощность

Когда вы устанавливаете, Pump parameterization к Capacity, head, and brake power at reference shaft speed, блок вычисляет перепад давления по насосу в зависимости от законов подобия насоса и ссылочного перепада давления:

$p_{B} - p_{A} = Δ H_{r e f} ρ g {(\frac{ω}{ω_{r e f}})}^{2} {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{2},$

где:

g является гравитационным ускорением.
ΔH является ссылочной крышкой насоса, которую блок выводит из квадратичного припадка перепада давления насоса между значениями Maximum head at zero capacity, Nominal head и параметров Maximum capacity at zero head.
ω является угловой скоростью вала, ω _R – ω _C.
ω _{касательно} является значением параметра Reference shaft speed.
$\frac{D}{D_{r e f}}$ значение параметра Impeller diameter scale factor. Этот блок не отражает изменения в КПД насоса, должном накачать размер.
ρ является сетевой плотностью жидкости.

Крутящий момент вала:

$τ = W_{b r a k e, r e f} \frac{ω^{2}}{ω_{r e f}^{3}} {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{5} .$

Базовая мощность сопротивления, _тормоз W_{, касательно}, вычисляется как способность · голова/КПД. Кривая КПД насоса квадратична со своим пиком, соответствующим параметру Nominal brake power, и это падает на нуль, когда способность является нулем или максимумом, как демонстрирует фигура кривой насоса.

Блок вычисляет ссылочную способность как:

$q_{r e f} = \frac{\dot{m}}{ρ} \frac{ω_{r e f}}{ω} {(\frac{D_{r e f}}{D})}^{3} .$

Можно принять решение быть предупрежденными, когда скорость потока жидкости блока становится отрицательной или превышает максимальную мощность насоса установкой Check if operating beyond normal pump operation к On.

1D параметризация табличных данных: напор и тормозная мощность в зависимости от способности

Когда вы устанавливаете Pump parameterization на 1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed, перепад давления по насосу функционирует параметром Reference head vector, ΔH _{касательно}, который является функцией ссылочной способности, _qref:

$Δ p = ρ g Δ H_{r e f} (q_{r e f}) {(\frac{ω}{ω_{r e f}})}^{2} {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{2},$

где g является гравитационным ускорением.

Блок основывает крутящий момент вала на параметре Reference brake power vector, W _{касательно}, который является функцией ссылочной способности:

$τ = W_{r e f} (q_{r e f}) \frac{ω^{2}}{ω_{r e f}^{3}} (\frac{ρ}{ρ_{r e f}}) {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{5},$

где _ρref является параметром Reference density. Ссылочная способность:

$q_{r e f} = \frac{\dot{m}}{ρ} (\frac{ω_{r e f}}{ω}) {(\frac{D_{r e f}}{D})}^{3},$

который использование блока интерполировать значения Reference capacity vector, Reference head vector и параметров Reference brake power vector в зависимости от _qref.

Когда симуляция находится вне нормальных условий работы насоса, блок экстраполирует крышку насоса линейно и приводную мощность к самой близкой точке.

2D параметризация табличных данных: напор и тормозная мощность в зависимости от скорости способности и вала

Когда вы устанавливаете Pump parameterization на 2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed, перепад давления по насосу является функцией параметра Head table, H(q,w), _ΔHref, который является функцией ссылочной способности, _qref, и скорости вала, ω:

$Δ p = ρ g Δ H_{r e f} (q_{r e f}, ω) {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{2} .$

Крутящий момент вала является функцией параметра Brake power table, Wb(q,w), _Wref, который является функцией ссылочной способности, _qref, и скорости вала, ω:

$τ = \frac{W_{r e f} (q_{r e f}, ω)}{ω} (\frac{ρ}{ρ_{r e f}}) {(\frac{D}{D_{r e f}})}^{5} .$

Ссылочная способность:

$q_{r e f} = \frac{\dot{m}}{ρ} {(\frac{D_{r e f}}{D})}^{3} .$

Визуализация кривой насоса

Можно проверять параметрированную эффективность насоса путем графического вывода головы, степени, КПД, и закрутить в зависимости от потока. Чтобы сгенерировать график текущих настроек насоса, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Fluids> Plot Pump Characteristics. Если вы изменяете настройки или данные, нажмите Apply на параметрах блоков и нажмите Reload Data на фигуре кривой насоса.

Параметризация блока по умолчанию приводит к этим графикам:

Plot of pump characteristic curves

Предопределенная параметризация

Можно смоделировать определенный компонент поставщика путем предварительной параметризации блока Centrifugal Pump (IL) с данными производителя.

Загружать предопределенную параметризацию:

Дважды кликните блок. Кликните по гиперссылке Select a predefined parameterization в диалоговом описании блока Centrifugal Pump (IL).
Выберите часть из Select manufacturer и Select part выпадающие меню, затем нажмите Update block with selected part.
Можно сравнить текущие настройки с определенным компонентом путем нажатия на Compare block settings with selected part. Различия между текущими настройками и предопределенной параметризацией отображаются в командном окне MATLAB.

Допущения и ограничения

Обратное течение или перепад давления по насосу не являются нормальным функционированием, и результаты симуляции в этих ситуациях не могут быть точными.
Блок не составляет динамическое давление в насосе. Блок только рассматривает крышку насоса из-за статического давления.
Предопределенная параметризация использует доступные данные, и блок заполняет недостающие данные в случае необходимости. Подтвердите свою модель против ожидаемых результатов.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Входное отверстие насоса
изотермическая жидкость

Изотермический жидкий порт сохранения сопоставлен с жидким входом.

`B` — Выход насоса
изотермическая жидкость

Тепловой жидкий порт сохранения сопоставлен с жидким выходом.

`R` — Вал рабочего колеса
вращательное механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с валом.

`C` — Накачайте преобразование регистра
вращательное механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен со случаем.

Параметры

развернуть все

`Pump parameterization` — Параметризация напора и тормозной мощности
`Capacity, head, and brake power at reference shaft speed` (значение по умолчанию) | `1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed` | `2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed`

Параметризация крышки насоса и приводной мощности.

Capacity, head, and brake power at reference shaft speed: Параметрируйте перепад давления насоса и крутящий момент вала с аналитической формулой.
1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed: Параметрируйте напор и тормозную мощность от табличных данных напора и тормозной мощности на данной способности.
2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed: Параметрируйте напор и тормозную мощность от табличных данных напора и тормозной мощности на данной способности и скорости вала.

`Nominal capacity` — Накачайте объемный расход
45 `lpm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальный объемный расход насоса для ссылочной угловой скорости вала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Nominal head` — Крышка насоса
40 `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальный перепад давления насоса, нормированный на силу тяжести и плотность жидкости, для ссылочной угловой скорости вала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Nominal brake power` — Накачайте степень
0.85 `kW` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальная механическая степень вала при ссылочной скорости вращения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Maximum head at zero capacity` — Максимальная крышка насоса без потока
60 `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная крышка насоса без потока при ссылочной скорости вращения. Этот параметр определяет ссылочный перепад давления по насосу, который это использует, чтобы соответствовать квадратному уравнению при давлении в дополнение к Nominal capacity, Nominal head и параметрам Maximum capacity at zero head.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Maximum capacity at zero head` — Максимальная скорость потока жидкости с нулевой головой
80 `lpm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальная жидкая загрузка с нулевой головой при ссылочной скорости вращения. Этот параметр определяет ссылочный перепад давления по насосу, который это использует, чтобы соответствовать квадратному уравнению при давлении в дополнение к Nominal capacity, Nominal head и параметрам Maximum head at zero capacity.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

`Reference shaft speed` — Ссылочная угловая скорость вала для вычислений закона подобия
1770 `rpm`| 3500 `rpm` | положительная скалярная величина

Reference angular velocity для вычислений закона подобия. Значение по умолчанию зависит от установки Pump parameterization.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на также:

Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.
1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed.

`Reference capacity vector` — Объемный расход
[16.67, 30, 40, 53.33, 66.67, 83.33] `lpm` (значение по умолчанию) | вектор

Неотрицательный вектор из объемных расходов для табличной параметризации крышки насоса или приводной мощности. Элементы в этом векторе соответствуют непосредственные элементам в параметрах Reference brake power vector и Reference head vector.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed.

`Reference head vector` — Вектор крышки насоса
`[50, 47.5, 45, 40, 35, 25] m` (значение по умолчанию) | вектор

Неотрицательный вектор из значений крышки насоса для 1D табличной параметризации крышки насоса и приводной мощности. Этот параметр соответствует непосредственный параметру Reference capacity vector

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed.

`Reference brake power vector` — Накачайте вектор приводной мощности
[.6, .75, .85, .93, .98, .99] `kW` (значение по умолчанию) | вектор

Неотрицательный вектор из значений приводной мощности насоса для 1D табличной параметризации крышки насоса и приводной мощности. Этот параметр соответствует непосредственный параметру Reference capacity vector

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 1D tabulated data - head and brake power vs. capacity at reference shaft speed.

`Capacity vector, q` — Объемный вектор смещения
[16.67, 23.33, 30, 40, 53.33, 60] `lpm` (значение по умолчанию) | вектор

Вектор из объемных расходов для табличной параметризации крышки насоса. Этот вектор формирует независимую ось параметром Shaft speed vector, w для 2D Head table, H (q,w) и параметрами Brake power table, Wb(q,w). Векторные элементы должны быть перечислены в порядке возрастания и должны быть больше или быть равны 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed.

`Shaft speed vector, w` — Вектор скорости вращения
[2450, 2800, 3150, 3500] `rpm` (значение по умолчанию) | вектор

Вектор из значений угловой скорости вала для табличной параметризации крышки насоса. Этот вектор формирует независимую ось параметром Capacity vector, q для 2D Head table, H (q,w) и параметрами Brake power table, Wb(q,w). Векторные элементы должны быть перечислены в порядке возрастания и должны быть больше 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed.

`Head table, H(q,w)` — Матрица крышки насоса
[25, 32.7, 42.5, 50; 24, 31.7, 41, 49; 22.7, 30.5, 39, 47.5; 20, 28, 36, 45; 15.7, 24, 32, 40; 12.5, 21, 29.5, 37.5] `m` (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

M-by-N матрица значений крышки насоса в заданном объемном расходе и скорости вращения. Все табличные элементы должны быть больше или быть равны 0. Блок использует линейную интерполяцию между табличными элементами. M и N являются размерами соответствующих векторов:

M является числом элементов в параметре Capacity vector, q.
N является числом элементов в параметре Shaft speed vector, w. Все строки должны быть в строго порядке по возрастанию.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed.

`Brake power table, Wb(q,w)` — Накачайте матрицу приводной мощности
[.28, .38, .5, .6; .31, .41, .55, .68; .33, .44, .6, .75; .36, .48, .65, .83; .38, .53, .72, .93; .39, .55, .75, .97] `kW` (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

M-by-N матрица значений приводной мощности насоса в заданном объемном расходе и скорости вращения. Все значения должны быть больше 0. Линейная интерполяция используется между табличными элементами. M и N являются размерами соответствующих векторов:

M является количеством векторных элементов в параметре Capacity vector, q.
N является количеством векторных элементов в параметре Shaft speed vector, w. Все строки должны быть в строго порядке по возрастанию.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на 2D tabulated data - head and brake power vs. capacity and shaft speed.

`Reference density` — Плотность жидкости для данных данных о производительности насоса
998 `kg/m^3` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Плотность жидкости задана эффективностью таблицы ссылок или таблицы данных. Этот параметр масштабирует эффективность насоса между различными жидкостями.

`Impeller diameter scale factor` — Отношение диаметра модели к ссылочному диаметру для вычислений закона подобия
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение диаметра модели к ссылочному диаметру для вычислений закона подобия. Измените это значение, если существует различие между вашей ссылкой и системными диаметрами рабочего колеса, такой, тестируя масштабирование насоса. Для системных насосов, меньшего размера, чем ссылочный насос, используйте значение меньше чем один. Для системных насосов, более крупных, чем ссылочный насос, используйте терку значения, чем одна. Блок не отражает изменения в КПД насоса, должном накачать размер.

`Mechanical orientation` — Вал нормальное вращательное направление
`Positive angular velocity of port R relative to port C corresponds to normal pump operation` (значение по умолчанию) | `Negative angular velocity of port R relative to port C corresponds to normal pump operation`

Вал вращательное направление для течет из порта A к B.

`Check if operating beyond normal pump operation` — Опция, чтобы уведомить, когда блок вне работы границами
`Warning` (значение по умолчанию) | `None` | `Error`

Опция, чтобы уведомить, если блок действует за пределами нормального контура насоса. Это происходит, когда скорость потока жидкости через насос отрицательна или вне максимальной мощности насоса.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pump parameterization на Capacity, head, and brake power at reference shaft speed.

Примеры модели

Система смазки

Упрощенная версия системы смазки питается центробежным насосом. Система состоит из пяти главных модулей: Накачайте Модуль, Очистите Модуль, Коллектор Теплообменника, Коллектор Сопла и Блок управления. И насос и очищать модуль создаются вокруг центробежного насоса. Очищать Модуль собирает жидкость, разряженную соплами, и качает ее назад в резервуар Модуля Насоса. Блок управления генерирует команды, чтобы обойти или теплообменник, представленный как локальное сопротивление, или блок сопел. В действительной системе эти команды сгенерированы датчиками температуры, установленными в полостях смазки.

Темы

Введенный в R2020a

Документация

Centrifugal Pump (IL)

Описание

Параметризация Analytical: способность, голова и приводная мощность

1D параметризация табличных данных: напор и тормозная мощность в зависимости от способности

2D параметризация табличных данных: напор и тормозная мощность в зависимости от скорости способности и вала

Визуализация кривой насоса

Предопределенная параметризация

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A — Входное отверстие насоса изотермическая жидкость

B — Выход насоса изотермическая жидкость

R — Вал рабочего колеса вращательное механическое устройство

C — Накачайте преобразование регистра вращательное механическое устройство

Параметры

Nominal capacity — Накачайте объемный расход45 lpm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Nominal head — Крышка насоса40 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Nominal brake power — Накачайте степень0.85 kW (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum head at zero capacity — Максимальная крышка насоса без потока60 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum capacity at zero head — Максимальная скорость потока жидкости с нулевой головой80 lpm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Reference shaft speed — Ссылочная угловая скорость вала для вычислений закона подобия1770 rpm| 3500 rpm | положительная скалярная величина

Зависимости

Reference capacity vector — Объемный расход[16.67, 30, 40, 53.33, 66.67, 83.33] lpm (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Reference head vector — Вектор крышки насоса [50, 47.5, 45, 40, 35, 25] m (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Reference brake power vector — Накачайте вектор приводной мощности[.6, .75, .85, .93, .98, .99] kW (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Capacity vector, q — Объемный вектор смещения[16.67, 23.33, 30, 40, 53.33, 60] lpm (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Shaft speed vector, w — Вектор скорости вращения[2450, 2800, 3150, 3500] rpm (значение по умолчанию) | вектор

Зависимости

Head table, H(q,w) — Матрица крышки насоса[25, 32.7, 42.5, 50; 24, 31.7, 41, 49; 22.7, 30.5, 39, 47.5; 20, 28, 36, 45; 15.7, 24, 32, 40; 12.5, 21, 29.5, 37.5] m (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

Зависимости

Brake power table, Wb(q,w) — Накачайте матрицу приводной мощности[.28, .38, .5, .6; .31, .41, .55, .68; .33, .44, .6, .75; .36, .48, .65, .83; .38, .53, .72, .93; .39, .55, .75, .97] kW (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

Зависимости

Reference density — Плотность жидкости для данных данных о производительности насоса998 kg/m^3 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Impeller diameter scale factor — Отношение диаметра модели к ссылочному диаметру для вычислений закона подобия1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Check if operating beyond normal pump operation — Опция, чтобы уведомить, когда блок вне работы границами Warning (значение по умолчанию) | None | Error

Зависимости

Примеры модели

Система смазки

Смотрите также

Темы

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Входное отверстие насоса
изотермическая жидкость

`B` — Выход насоса
изотермическая жидкость

`R` — Вал рабочего колеса
вращательное механическое устройство

`C` — Накачайте преобразование регистра
вращательное механическое устройство

`Nominal capacity` — Накачайте объемный расход
45 `lpm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal head` — Крышка насоса
40 `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal brake power` — Накачайте степень
0.85 `kW` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum head at zero capacity` — Максимальная крышка насоса без потока
60 `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum capacity at zero head` — Максимальная скорость потока жидкости с нулевой головой
80 `lpm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reference shaft speed` — Ссылочная угловая скорость вала для вычислений закона подобия
1770 `rpm`| 3500 `rpm` | положительная скалярная величина

`Reference capacity vector` — Объемный расход
[16.67, 30, 40, 53.33, 66.67, 83.33] `lpm` (значение по умолчанию) | вектор

`Reference head vector` — Вектор крышки насоса
`[50, 47.5, 45, 40, 35, 25] m` (значение по умолчанию) | вектор

`Reference brake power vector` — Накачайте вектор приводной мощности
[.6, .75, .85, .93, .98, .99] `kW` (значение по умолчанию) | вектор

`Capacity vector, q` — Объемный вектор смещения
[16.67, 23.33, 30, 40, 53.33, 60] `lpm` (значение по умолчанию) | вектор

`Shaft speed vector, w` — Вектор скорости вращения
[2450, 2800, 3150, 3500] `rpm` (значение по умолчанию) | вектор

`Head table, H(q,w)` — Матрица крышки насоса
[25, 32.7, 42.5, 50; 24, 31.7, 41, 49; 22.7, 30.5, 39, 47.5; 20, 28, 36, 45; 15.7, 24, 32, 40; 12.5, 21, 29.5, 37.5] `m` (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

`Brake power table, Wb(q,w)` — Накачайте матрицу приводной мощности
[.28, .38, .5, .6; .31, .41, .55, .68; .33, .44, .6, .75; .36, .48, .65, .83; .38, .53, .72, .93; .39, .55, .75, .97] `kW` (значение по умолчанию) | M-by-N матрица

`Reference density` — Плотность жидкости для данных данных о производительности насоса
998 `kg/m^3` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Impeller diameter scale factor` — Отношение диаметра модели к ссылочному диаметру для вычислений закона подобия
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check if operating beyond normal pump operation` — Опция, чтобы уведомить, когда блок вне работы границами
`Warning` (значение по умолчанию) | `None` | `Error`