Constant Volume Chamber (MA)

一个固定容积的储气罐，带有数量可变的湿气口。

类型: AcausalFoundation.MoistAir.Elements.ConstantVolumeChamber

图书馆中的路径:

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

说明

Constant Volume Chamber (MA) 装置可模拟潮湿空气网络中的质量和能量存储。容器中含有恒定体积的潮湿空气。容器可与相连的潮湿空气网络进行质量和能量交换，并与环境进行热交换，从而使内部压力和温度随时间变化。压力和温度随湿空气体积的可压缩性和热容量而变化。当达到饱和状态时，水会从湿空气中凝结出来。

质量守恒

单位方程中使用以下符号：

- 质量流量
- 能量流速
- 热流量
- 压力
- 密度
- 通用气体常数；
- 室内潮湿空气的体积；
- 恒定体积下的比热；
- 比热
- 比内能；
- 质量分数 ( - 比湿度，即水蒸气的质量分数)；
- 摩尔分数；
- 相对湿度
- 湿度系数；
- 温度；
- 时间

子线指数：

- 分别为干燥空气、水蒸气和杂质气体的属性；
- 饱和水蒸气；
- 相应端口；
- 湿空气内部体积的特性。

容器中潮湿空气的净流速为

其中

- 冷凝水质量流量
- 冷凝水能量损失消耗；
- 水分和杂质气体源的能量补充流量；
- 分别通过*S*口的水和混合气体的质量流量。

和的值由连接到腔室 S 端口的湿气和杂质气源或相应参数值决定。

如果没有使用这些端口，则等式中与端口名称对应的下标项为 "0"。

水蒸气质量守恒方程将水蒸气的质量流量与内部潮湿空气体积中的湿度水平动态联系起来：

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含量的动态关系联系起来：

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

最后，能量守恒方程将能量流速与湿空气内部体积的压力、温度和质量分数的动态关系联系起来：

状态方程将混合物的密度与压力和温度联系起来：

混合物的通用气体常数等于：

未模拟腔体内的流动阻力和热阻：

当潮湿空气的体积达到饱和时，就会出现冷凝现象。饱和时的比湿度为

其中

- 是饱和时的相对湿度（通常为）；
- 水蒸气饱和压力，根据温度估算。

冷凝水的质量流量为

其中是参数 Condensation time constant 的值。

如守恒方程所示，从湿空气体积中减去冷凝水。与冷凝水相关的能量等于

其中是蒸汽形成的比焓，根据温度估算。

湿度和杂质气体测量的其他参数之间的关系如下：

假设和限制

舱壁绝对坚硬
端口 A、B、C、D 和腔室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)* 和*Flow Resistance (MA)* 。
端口 H 和腔室内部之间没有热阻。使用热库模块来模拟湿空气混合物与环境之间的热阻，包括腔壁的热效应。

端口

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

主阵列

# Chamber volume — 水箱中潮湿空气的体积
l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi | ft*lbf/psi

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	`l` \| `gal` \| `igal` \| `m^3` \| `cm^3` \| `ft^3` \| `in^3` \| `km^3` \| `mi^3` \| `mm^3` \| `um^3` \| `yd^3` \| `Nm/Pa` \| `Nm/bar` \| `lbfft/psi` \| `ftlbf/psi`
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 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

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` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
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 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

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` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
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 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

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` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
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 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

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

水分和痕量气体

# 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
d | s | hr | ms | ns | us | min

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	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
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

# Rate of added moisture — 通过源的恒定质量流量
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

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` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/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

# Rate of added trace gas — 通过源的恒定质量流量
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

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` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/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

人工通风系统建模