球阀 (G)

气网中的球阀。

blockType: EngeeFluids.Gas.Valves.FlowControl.Ball

图书馆路径:

/Physical Modeling/Fluids/Gas/Valves & Orifices/Flow Control Valves/Ball Valve (G)

资料描述

座 球阀 (G) 它是气体网络中的球阀。球阀由一个带孔的球组成，球可以在阀体内部旋转。当阀门打开时，开口与水龙头的入口和出口完全重合。当阀门关闭时，球旋转并减少重叠量，从而减少有效开口面积。球阀通常用于关闭流动，因为它们可以可靠地关闭许多循环的流动。球阀在需要精确节流的情况下不太常见。 S 端口上的物理信号控制球的旋转。

孔的参数化

局部阻力吞吐量的计算取决于 阀门参数化参数的值:

'Cv流量系数—-流量系数确定吞吐量对压降的依赖性;
'Kv流量系数—-流量系数确定吞吐量对压降的依赖性, ;
"声波传导"—稳态声波传导决定了临界流量的吞吐量，在这种情况下，流速等于局部声速。当出口压力与入口压力之比达到称为临界压力比的值时，流量变得临界。;
"孔口面积"-孔的面积决定了吞吐量。

开幕广场

块根据端口 S 的输入数据计算出模拟时球阀的开口面积。开口面积的计算取决于 开口特性 参数。

重叠圆圈的面积

如果 开口特性 参数设置为’重叠圆的面积`，则该块计算阀开口面积，假设阀开口和球通道是重叠圆。当来自 S 端口的输入信号超出从`0`rad到`π/2`rad的范围时，开口区域饱和。

块计算开口面积为:

哪里

和 -分别为阀门开口半径和球孔半径;
-孔中心相对于阀口中心的位移;
-球阀的旋转，由端口*S*的信号设定。阀门在`0`rad完全关闭，在`π/2`rad完全打开。

表区

如果 开度特性 参数设置为’制表'，则块从 面积矢量、Cv流量系数矢量、Kv流量系数矢量 或 声波传导矢量 参数内插阀开度。这些向量中的元素对应于 球旋转向量 参数中的元素。块使用线性插值在数据点之间进行插值，并对超出表边界的点使用最接近的外推。

质量流量方程

块方程取决于 阀门参数化 参数。

如果将 阀门参数化 参数设置为’Cv流量系数`，则质量流量为, 将被定义为

哪里

-参数的值*最大Cv流量系数*;
-阀门开启面积;
-阀门完全打开时的最大阀门面积;
-质量流量（kg/小时）、压力（bar）和密度（kg/m3^）等于`27.3`的常数;
-膨胀系数;
-入口压力;
-出口压力;
-入口处的密度。

膨胀系数定义为:

哪里

-绝热指数与1.4的比值;
-阻塞流量*参数下*xT压差比系数的值。

压力比是什么时候超过参数 层流压力比的值, ，有一个平滑过渡到使用线性化方程

哪里

压力比是什么时候下降较低，流动变得临界，并使用方程

如果 阀门参数化 参数设置为"千伏流量系数`，则该块使用相同的方程，但替换上使用关系 . 有关 阀门参数化 参数设置为"Kv流量系数"或"Cv流量系数"时质量流量方程的更多信息，请参阅 [2]和 [3].

如果 阀门参数化 参数设置为’声波传导`，那么质量流量为定义为

哪里

-参数的值*最大声波传导率*;
-临界压力比;
-亚音速索引参数的值;
-ISO参考温度参数的值*;
-ISO参考密度参数的值*;
-入口处的温度。

压力比是什么时候超过参数 层流压力比的值, ，有一个平滑过渡到使用线性化方程

压力比是什么时候低于临界压力比，流动变得临界，并使用方程

有关质量流量方程的更多信息，当 阀门参数化 参数设置为"声波电导率`时，请参阅 [1].

如果 阀门参数化 参数设置为’基于几何形状的孔口面积`，则质量流量为定义为

哪里

-阀门开启面积;
-参数值*端口A和B处的横截面积*;
-放电系数参数的值;
-绝热指数。

压力比是什么时候超过参数 层流压力比的值, ，有一个平滑过渡到使用线性化方程

压力比是什么时候下降较低，流动变得临界，并使用方程

有关质量流量方程的更多信息，当 阀门参数化 参数设置为"基于几何的孔口面积"时，请参阅 [4].

质量守恒定律

假设组件内部液体的体积和质量非常小，并且没有考虑到这些值。根据质量守恒原理，通过一个端口进入的液体的质量流量等于通过另一个端口退出的液体的流量:

哪里它被定义为通过下标 A 或 B 指示的端口进入阀门的质量流量。

节约能源

建模的分量是绝热的。液体和包围它的壁之间没有热交换。液体在从入口移动到出口时不执行任何工作。能量只能通过端口 A 和 B 通过对流传递。根据能量守恒原理，港口的能量流总和始终为零:

哪里 —这是通过端口 A 或 B 进入阀门的能量流。

假设和限制

* 阀门参数化*参数的"声波传导"值适用于气动系统。如果该参数用于空气以外的气体，则可能需要通过相对密度的平方根来调整声传导率值。
"基于几何形状的孔口面积"参数化方程对于远非理想的气体具有较低的精度。
该块不模拟超音速流动。

港口

非定向

# A — 气体入口
气体

Details

非定向端口，对应于阀口 A。

程序使用名称

port_a

# B — 气体出口
燃气

Details

非定向端口，对应于阀口 B。

程序使用名称

port_b

输入

# S — 阀门位置，rad
尺度

Details

决定开放程度的输入端口。端口 "0 "时完全关闭，"π/2 "时完全打开。

数据类型	Float64。
复数支持	无

参数

# 阀门参数化 — 球阀参数化
基于几何形状的孔口面积 | Cv 流量系数 | Kv 流量系数 | 声导

Details

计算质量流量的方法基于:

Cv流量系数 -费用比率 ;
千伏流量系数 -费用比率，其定义为 ;
声波电导 -稳态下的声传导性;
基于几何形状的孔口面积 -孔的区域。

值	`Orifice area based on geometry` \| `Cv flow coefficient` \| `Kv flow coefficient` \| `Sonic conductance`
默认值	`Orifice area based on geometry`
程序使用名称	`valve_parameterization`
可计算	无

# 开口特性 — 带宽特性类型
重叠圆的面积 | 表列数据

Details

端口 S 上的控制信号转换为选定带宽度量的方法。

值	`Area of overlapping circles` \| `Tabulated data`
默认值	`Area of overlapping circles`
程序使用名称	`opening_characteristic`
可计算	无

# 放电系数 (Cd) — 费用比率

Details

校正因子是实际质量流量与通过阀的理论质量流量之比。

依赖关系

要使用此参数，请为 Valve parameterization 参数指定值 基于几何形状的孔口面积.

默认值	`0.64`
程序使用名称	`C_d`
可计算	是

# 面积矢量 — 球的给定旋转的面积值的矢量
m^2 | um^2 | 毫米^2 | 厘米^2 | 千米^2 | in^2 | 英尺^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

球的给定旋转的流动的面积。矢量的每个元素与来自 球旋转矢量 参数的矢量的元素相关。第一个元素对应于阀门泄漏，并且必须是非零。

依赖关系

要使用此参数，请为 Valve parameterization 参数指定值 基于几何形状的孔口面积 而对于 开度特性 值 表格数据.

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	`[1e-10, 45.0, 90.0, 135.0, 180.0, 225.0, 270.0, 315.0, 360.0, 405.0, 450.0] mm^2`
程序使用名称	`area_vector`
可计算	是

# 最大流量系数 — 最大开口面积对应的流量

Details

流系数的值当端口 S 上的控制信号的值等于 1，并且孔的横截面积最大。

依赖关系

要使用此参数，请为 Valve parameterization 参数指定值 Cv流量系数 而对于 开度特性 值 重叠圆圈的面积.

默认值	`4.0`
程序使用名称	`C_v_max`
可计算	是

# Cv 流量系数矢量 — 流系数的值的向量

Details

流系数的向量 . 每个系数对应于 球旋转向量 向量中的一个元素。该参数测量气体在压力差影响下通过电阻元件的程度。矢量的大小必须与 球旋转矢量 参数的矢量相同。

依赖关系

要使用此参数，请为 Valve parameterization 参数指定值 Cv流量系数 而对于 开度特性 值 表格数据.

默认值	`[1e-6, 0.0725, 0.1437, 0.2375, 0.35, 0.5375, 0.875, 1.3125, 2.125, 3.25, 4.00]`
程序使用名称	`C_v_vector`
可计算	是

# 球旋转矢量 — 转动球
辐射 | 度数 | 修订 | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

旋转球给定的吞吐量或面积。此向量的元素必须对应于*阀门流量系数(Cv)向量*参数、阀门流量系数(Kv)向量*参数或 *面积向量 参数的向量元素。

依赖关系

若要使用此参数，请指定 打开特性 参数的值 表格式.

计量单位	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
默认值	`pi / 2.0 * [0.0:0.1:1.0...] rad`
程序使用名称	`phi_vector_C_v`, `phi_vector_K_v`, `phi_vector_C`, `phi_vector_area`
可计算	是

# 最大 Kv 流量系数 — 最大开口面积对应的流量

Details

流系数的值当端口 S 上的控制信号的值等于 1，并且孔的横截面积最大。

依赖关系

要使用此参数，请为 Valve parameterization 参数指定值 千伏流量系数 而对于 开度特性 值 重叠圆圈的面积.

默认值	`3.6`
程序使用名称	`K_v_max`
可计算	是

# Kv 流量系数矢量 — 流系数的值的向量

Details

流系数的向量 . 每个系数对应于 球旋转向量 向量中的一个元素。该参数测量气体在压力差影响下通过电阻元件的程度。矢量的大小必须与 球旋转矢量 参数的矢量相同。值应按升序列出。

依赖关系

要使用此参数，请指定 阀门参数化 参数的值 千伏流量系数 而对于 开度特性 值 表格数据.

默认值	`[1e-6, 0.0653, 0.1293, 0.2137, 0.3150, 0.4838, 0.7875, 1.1813, 1.8381, 2.8112, 3.6]`
程序使用名称	`K_v_vector`
可计算	是

# xT 节流时的压差比系数 — 临界压降比

Details

入口压力之比和出口压力，定义为在这一点上，流动变得至关重要。如果不知道该值，则可以在ISA-75.01.01中的表2中找到它。 [3]. 默认值 0.7 适用于许多阀门。

依赖关系

要使用此参数，请将 Valve parameterization 参数设置为 Cv流量系数 或 千伏流量系数.

默认值	`0.7`
程序使用名称	`delta_p_ratio_C_v`, `delta_p_ratio_K_v`
可计算	是

# 最大声导 — 对应于最大孔面积的声传导率
升/（巴*秒） | 加仑/（分钟*psi） | m^3/(Pa*s)

Details

声波传导率的值，当孔的横截面积最大时。

依赖关系

要使用此参数，请将 Valve parameterization 参数设置为 声波电导 而对于 开度特性 值 重叠圆圈的面积.

计量单位	`l/(bars)` \| `gal/(minpsi)` \| `m^3/(Pa*s)`
默认值	`12.0 l/(bar*s)`
程序使用名称	`C_max`
可计算	是

# 临界压力比 — 临界压力比

Details

流动变得临界和流速达到由局部声速确定的最大值的压力比。出口压力之间的比值和入口压力 : .

依赖关系

要使用此参数，请将 Valve parameterization 参数设置为 声波电导 而对于 开度特性 值 重叠圆圈的面积.

默认值	`0.3`
程序使用名称	`B_critical_linear`
可计算	是

# 声导矢量 — 声学电导率值的向量
升/（巴*秒） | 加仑/（最小*psi） | m^3/(Pa*s)

Details

电阻元件内部的声传导率值的向量。值应按升序列出。每个电导率对应于 球旋转向量 向量的参数中的一个元素。矢量的维数对应于 球旋转矢量 的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将 Valve parameterization 参数设置为 声波电导 而对于 开度特性 值 表格数据.

计量单位	`l/(bars)` \| `gal/(minpsi)` \| `m^3/(Pa*s)`
默认值	`[1e-5, 0.2175, 0.4312, 0.7125, 1.05, 1.6125, 2.625, 3.9375, 6.375, 9.75, 12.0] l/(bar*s)`
程序使用名称	`C_vector`
可计算	是

# 临界压力比矢量 — 临界压力比的值的向量

Details

临界压力关系的向量。临界压力比是出口压力与入口压力之比，在该压力下，流量变得临界，流速达到由局部声速确定的最大值。矢量的维数对应于 球旋转矢量 的维数。

依赖关系

要使用此参数，请将 Valve parameterization 参数设置为 声波电导 而对于 开度特性 值 表格数据.

默认值	`0.3 * ones(11)`
程序使用名称	`B_critical_vector`
可计算	是

# 亚音速指数 — 用于计算亚音速流模式下的质量流率的程度的值

Details

用于在亚音速流动模式下更精确地计算质量流量的经验值。

依赖关系

要使用此参数，请将 Valve parameterization 参数设置为 声波电导.

默认值	`0.5`
程序使用名称	`m`
可计算	是

Details

ISO8778标准中的标准参考气氛中的温度。

ISO参考参数值只有在使用具有优异参考值的声传导率值时才需要调整。

依赖关系

要使用此参数，请将 Valve parameterization 参数设置为 声波电导.

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

# ISO参考密度 — 参考密度根据ISO8778
千克/立方米 | g/m^3 | 克/厘米^3 | g/mm^3 | lbm/ft^3 | 磅米/加仑 | lbm/in^3

Details

ISO8778标准中的标准参考气氛中的密度。

ISO参考参数值只有在使用具有优异参考值的声传导率值时才需要调整。

依赖关系

要使用此参数，请将 Valve parameterization 参数设置为 声波电导.

计量单位	`kg/m^3` \| `g/m^3` \| `g/cm^3` \| `g/mm^3` \| `lbm/ft^3` \| `lbm/gal` \| `lbm/in^3`
默认值	`1.185 kg/m^3`
程序使用名称	`rho_reference`
可计算	是

# A 端口和 B 端口的横截面积 — 入口或出口处的区域
m^2 | um^2 | mm^2 | 厘米^2 | km^2 | in^2 | 英尺^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

在计算通过端口的质量流量时使用此区域。

端口具有相同的大小。该参数的值必须对应于单元所连接的组件入口的面积。

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	`pi * (0.025 ^ 2) / 4.0 m^2`
程序使用名称	`port_area`
可计算	是

# 球孔面积 — 球洞的面积
m^2 | um^2 | mm^2 | 厘米^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

阀球中的开口的横截面积。

依赖关系

要使用此参数，请为 Valve parameterization 参数指定值 基于几何形状的孔口面积 而对于 开度特性 值 重叠圆圈的面积.

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	`pi * (0.02 ^ 2) / 4.0 m^2`
程序使用名称	`ball_bore_area`
可计算	是

# 泄漏流量分数 — 成本比率

Details

通过封闭孔和通过开放孔的流量之比。

依赖关系

要使用此参数，请为 Valve parameterization 参数指定值 基于几何形状的孔口面积 而对于 开度特性 值 重叠圆圈的面积.

默认值	`1e-6`
程序使用名称	`leakage_fraction`
可计算	是

# 层流压力比 — 流动在层流和湍流模式之间转换的压力比

Details

流动在层流和湍流模式之间转换的出口压力与入口压力之比。

典型值范围从 0.995 以前 0.999.

默认值	`0.999`
程序使用名称	`B_laminar`
可计算	是

请参阅

ISO6358-3，"气动流体功率-使用可压缩流体的部件的流速特性的测定-第3部分：计算系统稳态流速特性的方法"，2014。
IEC60534-2–3,"工业过程控制阀–第2-3部分:流量能力-测试程序",2015.
ANSI/ISA-75.01.01,"工业过程控制阀-第2-1部分:在安装条件下的流体流量的流量容量–尺寸方程",2012年.
P.Beater，"Pneumatic Drives"，Springer-Verlag Berlin Heidelberg，2007。