Constant Volume Chamber (MA)

具有可变数量的潮湿空气端口的固定体积容量。

模块类型: AcausalFoundation.MoistAir.Elements.ConstantVolumeChamber

库中的路径:

/Physical Modeling/Fundamental/Moist Air/Elements/Constant Volume Chamber (MA)

资料描述

座 *Constant Volume Chamber (MA)*模拟潮湿空气网络中质量和能量的积累。罐中有恒定体积的潮湿空气。罐可以与连接的潮湿空气网络交换质量和能量，并与环境交换热量，允许内部压力和温度随时间变化。压力和温度根据潮湿空气体积的可压缩性和热容量而变化。当达到饱和时，水从潮湿空气的体积中冷凝。

质量守恒定律

块的方程使用以下符号:

-大众消费;
-能源消耗;
-热量消耗;
-压力;
-密度;
-通用气体常数;
-室内潮湿空气的体积;
-恒定体积的比热;
-比焓;
-特定的内部能量;
-质量分数( -特定湿度，否则称为水蒸气的质量分数）;
-摩尔分数;
-相对湿度;
-湿度系数;
-温度;
-时间到了。

下标索引:

-干燥空气、水蒸气和杂质气体的特性;
-饱和时的水蒸气;
-适当的端口;
-潮湿空气内部体积的特性。

罐内潮湿空气的净消耗量为:

哪里

-冷凝的质量流量;
-消耗冷凝水能量损失;
-水分和杂质气体来源增加的能量消耗;
-分别通过端口*S*的水和杂质气体的质量流量。

价值和它们由连接到相机*S*端口的水分和杂质气体的来源或相应参数的值确定。

如果没有使用端口，则带有对应于端口名称的下标的等式的项等于 0.

水蒸气质量守恒方程将水蒸气的质量流量与潮湿空气内部体积湿度水平的动力学关系起来:

同样，杂质气体质量守恒方程将杂质气体的质量流量与潮湿空气内部体积中杂质气体水平的动力学相关联。:

混合物质量守恒方程将混合物的质量流量与潮湿空气内部体积的压力、温度和质量分数的动态关系。:

最后，能量守恒方程将能耗与潮湿空气内部体积的压力、温度和质量分数的动态关系。:

状态方程将混合物的密度与压力和温度相关联:

混合物的通用气体常数为:

腔室中的流阻和热阻未建模:

当潮湿空气的体积达到饱和时，可能会发生水分的冷凝。饱和时的比湿度为

哪里

-空气饱和时的相对湿度（通常 );
-水蒸汽的饱和压力，在温度下估计 .

冷凝的质量流量为:

哪里 -参数值 Condensation time constant.

冷凝水从潮湿空气的体积中减去，如守恒方程所示。与冷凝物相关的能量为:

哪里 -在温度下估计的汽化焓 .

测量水分和杂质气体的其他参数由以下依赖关系相关:

假设和限制

*房间的墙壁是绝对刚性的。

端口*A、B、C、D*和相机内部之间没有流动阻力。要模拟腔室入口处的流动阻力，请使用块 *Variable Local Restriction (MA)*及 *Flow Resistance (MA).

**H*端口与相机内部之间没有热阻。使用热库块来模拟潮湿空气混合物与周围环境之间的热阻，包括腔室壁的任何热效应。

变量

使用参数组 *Initial Targets*在建模之前为块参数变量设置优先级和初始目标值。有关详细信息，请参阅使用目标值配置物理块.

港口

非定向

# A — 容器入口
湿空气

Details

与容器入口相对应的湿空气端口。

程序使用名称

port_a

# H — 容器温度
加热

Details

热口与容器内潮湿空气的温度有关。

程序使用名称

thermal_port

# S — 添加或去除水分和杂质气体
潮湿空气

Details

湿空气源端口。将此端口连接到湿空气终量装置的 S 端口，以添加或去除湿气和杂质气体。

依赖关系

要使用此端口，请将 Moisture and trace gas source 设置为 Controlled.

程序使用名称

source_port

# B — 容器入口
湿空气

Details

与第二容器入口相对应的湿空气端口。

依赖关系

要使用该端口，请将 Number of ports 设置为。 2, 3`或 `4.

程序使用名称

port_b

# C — 输入电容
湿空气

Details

与第三个容器入口相对应的湿空气端口。

依赖关系

要使用该端口，请将 Number of ports 设置为 3`或 `4.

程序使用名称

port_c

# D — 容器入口
湿空气

Details

与第四个容器入口相对应的湿空气端口。

依赖关系

要使用该端口，请将 Number of ports 设置为。 4.

程序使用名称

port_d

输出

# W — 冷凝质量流量，千克/秒
尺度

Details

测量腔体内冷凝水质量流量的信号输出端口。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# F — 包含压力、温度、湿度和杂质气体含量数据的矢量信号
矢量

Details

输出端口，用于输出矢量信号。矢量包含元件内部的压力、温度、湿度和杂质气体含量测量结果。要解压该矢量信号，可使用程序块Measurement Selector (MA) 。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

参数

基本参数

# Chamber volume — 水箱中潮湿空气的体积
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

容器中潮湿空气的体积。容器是刚性的，因此在模拟过程中其体积保持不变。假设舱内始终完全充满湿空气。

计量单位	`m^3` \| `um^3` \| `mm^3` \| `cm^3` \| `km^3` \| `ml` \| `l` \| `gal` \| `igal` \| `in^3` \| `ft^3` \| `yd^3` \| `mi^3`
默认值	`0.001 m^3`
程序使用名称	`volume`
可计算	是

# Number of ports — 船只输入端口数
1 | 2 | 3 | 4

Details

腔体内输入端口的数量。一台摄像机可以有一至四个端口，分别标为 A 至 D。更改参数值时，相应的端口会在块显示屏中显示或隐藏。

值	`1` \| `2` \| `3` \| `4`
默认值	`1`
程序使用名称	`port_count`
可计算	无

# Cross-sectional area at port A — 容器入口处流道的法线面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

容器入口处 A 端口在湿空气流道法线方向上的横截面积。

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`0.01 m^2`
程序使用名称	`port_a_area`
可计算	是

# Cross-sectional area at port B — 容器入口处流道的法线面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

容器入口处 B 端口在湿空气流道法线方向上的横截面积。

依赖关系

要使用该参数，请将 Number of ports 设置为以下值 2, 3`或 `4.

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`0.01 m^2`
程序使用名称	`port_b_area`
可计算	是

# Cross-sectional area at port C — 容器入口处流道的法线面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

容器入口处 C 端口在湿空气流道法线方向上的横截面积。

依赖关系

要使用该参数，请将 Number of ports 设置为 3`或 `4.

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`0.01 m^2`
程序使用名称	`port_c_area`
可计算	是

# Cross-sectional area at port D — 容器入口处流道的法线面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

容器入口处 D 端口在湿空气流道法线方向上的横截面积。

依赖关系

要使用此参数，请将 Number of ports 设置为。 4.

计量单位	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`0.01 m^2`
程序使用名称	`port_d_area`
可计算	是

湿气与痕量气体

# Relative humidity at saturation — 超过该湿度时会出现冷凝现象

Details

发生冷凝的相对湿度。

默认值	`1.0`
程序使用名称	`RH_saturation`
可计算	是

# Condensation time constant — 凝结时间常数
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

一个时间尺度系数，用于描述过饱和湿空气体积因多余水分凝结而恢复到饱和水平的时间段。

计量单位	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
默认值	`0.001 s`
程序使用名称	`condensation_time_constant`
可计算	是

# Moisture and trace gas source — 湿气和杂质气体的来源
None | Constant | Controlled

Details

该参数控制 S 端口的使用，并提供以下选项来模拟设备内的湿度和杂质气体含量：

None- 不将湿气或杂质气体引入或抽出料块。隐藏 S 端口。默认使用此值。
Constant- 湿气和杂质气体以恒定流速进入或抽出设备。与*Moisture Source (MA)* 和*Trace Gas Source (MA)* 设备相同的参数可在设备设置中使用。S 端口被隐藏。
Controlled- 湿气和杂质气体以随时间变化的流速输入或排出设备。端口 S 可用。Moisture Source (MA) 和*Trace Gas Source (MA)* 设备与该端口相连。

值	`None` \| `Constant` \| `Controlled`
默认值	`None`
程序使用名称	`moisture_trace_gas_source`
可计算	无

# Moisture added or removed — 添加或去除以水蒸气或水的形式存在的水分
Vapor | Liquid

Details

选择水源是以水蒸气还是水的形式添加或去除水分：

Vapor- 添加或去除湿气的焓相当于水蒸气的焓，后者大于水的焓。
Liquid- 添加或去除水分的焓相当于水的焓，小于水蒸气的焓。

依赖关系

要使用该参数，请将 Moisture and trace gas source 设置为 Constant.

值	`Vapor` \| `Liquid`
默认值	`Vapor`
程序使用名称	`moisture_source_phase`
可计算	无

Details

通过源的湿气质量流量。

正值表示向室内添加湿气。负值则将湿气从腔室中排出。

依赖关系

要使用此参数，请将 Moisture and trace gas source 设置为。 Constant.

计量单位	`kg/s` \| `kg/hr` \| `kg/min` \| `g/hr` \| `g/min` \| `g/s` \| `t/hr` \| `lbm/hr` \| `lbm/min` \| `lbm/s`
默认值	`0.0 kg/s`
程序使用名称	`moisture_mass_flow`
可计算	是

# Added moisture temperature specification — 湿度温度设定方法
Atmospheric temperature | Specified temperature

Details

选择湿度温度设置方法：

Atmospheric temperature- 使用大气温度。
Specified temperature- 该值通过参数 Temperature of added moisture 设置。

依赖关系

要使用该参数，请将 Moisture and trace gas source 设置为 Constant.

值	`Atmospheric temperature` \| `Specified temperature`
默认值	`Atmospheric temperature`
程序使用名称	`moisture_temperature_type`
可计算	无

Details

湿度温度。该温度在模拟过程中保持不变。设备仅使用该值来估算添加水分的比焓。去除水分的比焓是根据室温确定的。

依赖关系

要使用该参数，请将 Moisture and trace gas source 设置为 Constant`并将 Added moisture temperature specification 设置为 `Specified temperature.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`293.15 K`
程序使用名称	`moisture_temperature`
可计算	是

Details

杂质气体通过源的质量流量。

正值将杂质气体添加到连接的湿空气网络中。负值则将杂质气体从该网络中排出。

依赖关系

要使用该参数，请将 Moisture and trace gas source 设置为 Constant.

计量单位	`kg/s` \| `kg/hr` \| `kg/min` \| `g/hr` \| `g/min` \| `g/s` \| `t/hr` \| `lbm/hr` \| `lbm/min` \| `lbm/s`
默认值	`0.0 kg/s`
程序使用名称	`trace_gas_mass_flow`
可计算	是

# Added trace gas temperature specification — 杂质气体温度的设定方法
Atmospheric temperature | Specified temperature

Details

选择杂质气体温度设置方法：

Atmospheric temperature- 使用大气温度。
Specified temperature- 该值通过参数 Temperature of added trace gas 设置。

依赖关系

要使用该参数，请将 Moisture and trace gas source 设置为 Constant.

值	`Atmospheric temperature` \| `Specified temperature`
默认值	`Atmospheric temperature`
程序使用名称	`trace_gas_temperature_type`
可计算	无

Details

杂质气体的温度。该温度在模拟过程中保持不变。设备仅使用该值来估算添加的杂质气体的比焓。去除的杂质气体的比焓基于腔室温度。

依赖关系

要使用该参数，请将 Moisture and trace gas source 设置为 Constant`并将 Added trace gas temperature specification 设置为 `Specified temperature.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`293.15 K`
程序使用名称	`trace_gas_temperature`
可计算	是

实例

模拟人工肺通气系统