Check Valve (2P)

Запорный клапан в двухфазной гидросистеме

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Двухфазная Жидкость / Valves & Orifices / Направленные Распределительные клапаны

Описание

Блок Check Valve (2P) моделирует направленный запорный клапан управления в двухфазной гидросистеме. Клапан поддерживает жидкое давление путем открытия выше заданного давления, и разрешение текут из порта A к порту B, но не в обратном направлении. Перепад давления, который открывает клапан, задан в параметре Opening pressure specification. Это значение может быть или перепадом давлений между портами A и B или абсолютным давлением в порте A.

Свойства жидкости в клапане вычисляются от входных условий. Нет никакого теплообмена между жидкостью и средой, и поэтому фазовый переход в клапане только происходит из-за перепада давления или изменения, распространенного от другой части модели.

Много параметров блоков основаны на номинальных условиях работы, которые соответствуют оцененной эффективности клапана, такой как спецификация в таблице данных производителя.

Направленное управление

Клапан открывается, когда давление при клапане, _pcontrol, превышает давления открытия, _pcrack. Клапан полностью открыт, когда давление управления достигает давления максимума клапана, _pmax. Вводная часть клапана, λ, описывается как:

$λ = (1 - f_{l e a k}) \frac{(p_{c o n t r o l} - p_{c r a c k})}{(p_{\max} - p_{c r a c k})} + f_{l e a k},$

где:

_fleak является Closed valve leakage as a fraction of nominal flow.
_pcontrol является давлением управления, которое зависит от параметра Opening pressure specification.
Когда вы устанавливаете Opening pressure specification на Pressure differential, давлением управления является _{pA ̶ pB}.
Когда вы устанавливаете Opening pressure specification на Gauge pressure at port A, давление управления является различием между давлением в порте A и атмосферным давлением.

Давления открытия и максимальное давление заданы или как дифференциальное значение или как значение прибора, в зависимости от установки Opening pressure specification. Если давление управления превышает максимальное давление, часть открытия клапана равняется 1.

Массовый расход жидкости зависит от перепада давления, и поэтому открытой области клапана. Блок вычисляет это как:

${\dot{m}}_{A} = λ {\dot{m}}_{n o m} [\sqrt{\frac{v_{n o m}}{2 Δ p_{n o m}}}] \sqrt{\frac{2}{v_{i n}}} \frac{Δ p}{{(Δ p^{2} + Δ p_{l a m}^{2})}^{0.25}},$

где:

Δp является перепадом давления по клапану, _{pA ̶ pB}.
_Δplam является порогом перехода давления между ламинарным и турбулентным течением, которое вычисляется от Laminar flow pressure ratio, _Blam:

$Δ p_{l a m} = \frac{(p_{A} + p_{B})}{2} (1 - B_{l a m}) .$
${\dot{m}}_{n o m}$ Nominal mass flow rate at maximum valve opening.
_Δpnom является Nominal pressure drop rate at maximum valve opening.
_vnom является определенным объемом входа номинала. Это значение определяется из табличных данных свойств жидкости на основе параметров Nominal inlet pressure и Nominal inlet specific enthalpy.
_vin является входом определенный объем.

Жидкая определенная динамика объема

Когда жидкость во входе клапана является смесью жидкого пара, блок вычисляет определенный объем как:

$v_{i n} = (1 - x_{d y n}) v_{l i q} + x_{d y n} v_{v a p},$

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.

Качественная задержка пара

Если входное качество пара является смесью жидкого пара, блок применил задержку первого порядка:

$\frac{d x_{d y n}}{d t} = \frac{x_{i n} - x_{d y n}}{τ},$

где:

_xdyn является динамическим качеством пара.
_xin является текущим входным качеством пара.
τ является Inlet phase change time constant.

Если входная жидкость является подохлажденным жидким или перегретым паром, _xdyn равен _xin.

Баланс массы

Масса сохраняется при клапане:

${\dot{m}}_{A} + {\dot{m}}_{B} = 0,$

где:

${\dot{m}}_{A}$ массовый расход жидкости в порте A.
${\dot{m}}_{B}$ массовый расход жидкости в порте B.

Энергетический баланс

Энергия сохраняется при клапане:

$Φ_{A} + Φ_{B} = 0,$

где:

_ΦA является энергетическим потоком в порте A.
_ΦB является энергетическим потоком в порте B.

Допущения и ограничения

Блок не моделирует восстановление давления в нисходящем направлении клапана.
Нет никакого теплообмена между клапаном и средой.
Блок не моделирует дросселируемый поток.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
двухфазная жидкость

Жидкий порт записи.

`B` — Жидкий порт
двухфазная жидкость

Жидкий выходной порт.

Параметры

развернуть все

`Opening pressure specification` Контроль давления
`Pressure differential` (значение по умолчанию) | `Gauge pressure at port A`

Спецификация давления управления:

Когда установлено в Pressure differential, клапан открывается, когда _{pA ̶ pB} превышает Cracking pressure differential.
Когда установлено в Gauge pressure at port A, клапан открывается, когда _{pA ̶ patm} превышает Cracking pressure (gauge).

`Cracking pressure differential` — Давления открытия
0.01 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Порог давления клапана. Когда давление управления, _{pA ̶ pB}, превышает вводное давление, клапан начинает открываться.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification на Pressure differential.

`Cracking pressure (gauge)` — Давления открытия
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Порог давления клапана. Когда давление управления, _{pA ̶ patm}, превышает вводное давление, клапан начинает открываться.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification на Gauge pressure at port A.

`Maximum opening pressure differential` — Максимальный клапан операционное давление
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальный клапан операционное давление. Клапан начинает открываться в значении давлений открытия и полностью открыт в _pmax.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification на Pressure differential.

`Maximum opening pressure (gauge)` — Давление, которое полностью открывает клапан
0.2 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Операционное давление клапана, при котором клапан полностью открыт. Клапан начинает открываться в значении давлений открытия и полностью открыт в _pmax.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Opening pressure specification на Gauge pressure at port A.

`Nominal mass flow rate at maximum opening` — Расчетный массовый расход жидкости
0.1 kg/s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Массовый расход жидкости через полностью открытый клапан под типичным, проектом или расчетными условиями.

`Nominal pressure drop at maximum opening` — Расчетный перепад давления
0.001 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Перепад давления по полностью открытому клапану под типичным, проектом или расчетными условиями.

`Nominal inlet condition specification` — Метод определения входного состояния жидкости
`Temperature` (значение по умолчанию) | `Vapor quality` | `Vapor void fraction` | `Specific enthalpy` | `Specific internal energy`

Метод определения входного состояния жидкости. Определенный объем входа клапана определяется из табличных данных свойств жидкости на основе Nominal inlet pressure и установки параметров Nominal inlet condition specification.

`Nominal inlet pressure` — Давление жидкого клапана ввода
0.101325 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Клапан вставил давление в типичном, проекте или расчетных условиях. Определенный объем входа клапана определяется из табличных данных свойств жидкости на основе Nominal inlet pressure и установки параметров Nominal inlet condition specification.

`Nominal inlet temperature` — Температура жидкости
293.15 K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вставьте температуру жидкости в номинальных условиях работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Temperature.

`Nominal inlet vapor quality` — Вставьте качество пара массовой частью
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Вставьте качество пара смеси массовой частью в номинальных условиях работы. Значение 0 средние значения, что входная жидкость подохлаждается жидкость. Значение 1 средние значения, что входная жидкость перегрета пар.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Vapor quality.

`Nominal inlet vapor void fraction` — Вставьте часть объема
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Вставьте часть объема смеси в номинальных условиях работы. Значение 0 средние значения, что входная жидкость подохлаждается жидкость. Значение 1 средние значения, что входная жидкость перегрета пар.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Vapor void fraction.

`Nominal inlet specific enthalpy` — Вставьте жидкую определенную энтальпию
1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вставьте определенную энтальпию в номинальных условиях работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Specific enthalpy.

`Nominal inlet specific internal energy` — Вставьте определенную внутреннюю энергию
1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вставьте определенную внутреннюю энергию в номинальных условиях работы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Nominal inlet condition specification на Specific internal energy.

`Cross-sectional area at ports A and B` — Области портов клапана
0.01 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область портов A и B клапана.

`Closed valve leakage as a fraction of nominal flow` — Дробный поток, когда клапан закрывается
`1e-6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Дробная скорость потока жидкости через клапан, когда это полностью закрывается. Этот параметр способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в гидросистеме.

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения к ответу потока, когда клапан находится в почти открытых или почти закрытых позициях. Установите этот параметр на ненулевое значение меньше чем один, чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах.

`Laminar flow pressure ratio` — Ламинарно-турбулентное отношение давления перехода
0.999 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение давления выхода клапана на клапан вставило давление в который жидкие переходы между ламинарными и турбулентными режимами. Падение давления соответствует массовому расходу жидкости линейно в ламинарных течениях и квадратично в турбулентных течениях.

`Inlet phase change time constant` — Изолируйте для смеси определенный объем
0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Задержка для смесей жидкого пара в вычислении жидкого определенного объема. Этот параметр не влияет на определенный объем, когда входная жидкость является полностью переохлажденной жидкостью или полностью перегретым паром.

Введенный в R2021a

Документация

Check Valve (2P)

Описание

Направленное управление

Жидкая определенная динамика объема

Баланс массы

Энергетический баланс

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт двухфазная жидкость

B — Жидкий порт двухфазная жидкость

Параметры

Opening pressure specification Контроль давления Pressure differential (значение по умолчанию) | Gauge pressure at port A

Cracking pressure differential — Давления открытия0.01 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Cracking pressure (gauge) — Давления открытия0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening pressure differential — Максимальный клапан операционное давление0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Maximum opening pressure (gauge) — Давление, которое полностью открывает клапан0.2 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Nominal mass flow rate at maximum opening — Расчетный массовый расход жидкости0.1 kg/s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Nominal pressure drop at maximum opening — Расчетный перепад давления0.001 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Nominal inlet condition specification — Метод определения входного состояния жидкости Temperature (значение по умолчанию) | Vapor quality | Vapor void fraction | Specific enthalpy | Specific internal energy

Nominal inlet pressure — Давление жидкого клапана ввода0.101325 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Nominal inlet temperature — Температура жидкости293.15 K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Nominal inlet vapor quality — Вставьте качество пара массовой частью0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Зависимости

Nominal inlet vapor void fraction — Вставьте часть объема0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Зависимости

Nominal inlet specific enthalpy — Вставьте жидкую определенную энтальпию1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Nominal inlet specific internal energy — Вставьте определенную внутреннюю энергию1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Cross-sectional area at ports A and B — Области портов клапана0.01 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Closed valve leakage as a fraction of nominal flow — Дробный поток, когда клапан закрывается 1e-6 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Smoothing factor — Числовой коэффициент сглаживания0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Laminar flow pressure ratio — Ламинарно-турбулентное отношение давления перехода0.999 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Inlet phase change time constant — Изолируйте для смеси определенный объем0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
двухфазная жидкость

`B` — Жидкий порт
двухфазная жидкость

`Opening pressure specification` Контроль давления
`Pressure differential` (значение по умолчанию) | `Gauge pressure at port A`

`Cracking pressure differential` — Давления открытия
0.01 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cracking pressure (gauge)` — Давления открытия
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure differential` — Максимальный клапан операционное давление
0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Maximum opening pressure (gauge)` — Давление, которое полностью открывает клапан
0.2 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal mass flow rate at maximum opening` — Расчетный массовый расход жидкости
0.1 kg/s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal pressure drop at maximum opening` — Расчетный перепад давления
0.001 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal inlet condition specification` — Метод определения входного состояния жидкости
`Temperature` (значение по умолчанию) | `Vapor quality` | `Vapor void fraction` | `Specific enthalpy` | `Specific internal energy`

`Nominal inlet pressure` — Давление жидкого клапана ввода
0.101325 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal inlet temperature` — Температура жидкости
293.15 K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal inlet vapor quality` — Вставьте качество пара массовой частью
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Nominal inlet vapor void fraction` — Вставьте часть объема
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Nominal inlet specific enthalpy` — Вставьте жидкую определенную энтальпию
1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Nominal inlet specific internal energy` — Вставьте определенную внутреннюю энергию
1500 kJ/kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cross-sectional area at ports A and B` — Области портов клапана
0.01 м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Closed valve leakage as a fraction of nominal flow` — Дробный поток, когда клапан закрывается
`1e-6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Laminar flow pressure ratio` — Ламинарно-турбулентное отношение давления перехода
0.999 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Inlet phase change time constant` — Изолируйте для смеси определенный объем
0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина