球阀 (G)

气网中的球阀。

类型: EngeeFluids.Gas.Valves.FlowControl.Ball

图书馆中的路径:

/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

质量流量计算方法基于

Cv 流量系数 - 流量系数；
Kv 流量系数 - 流量系数，其定义为：；
声导"--稳态声导；
基于几何形状的孔口面积"- 孔口面积。

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 — 能力类型特征
重叠圆的面积 | 表列数据

Details

将 S 端口上的控制信号转换为所选带宽测量值的方法。

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) — 流量系数

Details

校正系数是实际质量流量与通过阀门的理论质量流量之比。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*参数设置为 "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 — 给定球体旋转时的面积向量
m^2 | 厘米^2 | 英尺^2 | in^2 | 千米^2 | mi^2 | 毫米^2 | um^2 | yd^2

Details

给定球旋转时的流动区域。矢量的每个元素都与 *球体旋转矢量 * 参数中的矢量元素相关。第一个元素对应阀门泄漏，必须不为零。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*设置为 "基于几何形状的孔口面积"，并将*开启特性*设置为 "制表数据"。

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	`[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 Cv 流量系数 — 与最大孔口面积相对应的流量系数

Details

当端口 S 的控制信号值为 "1 "且孔口面积最大时的流量系数值。

依赖关系

要使用该参数，请在*阀门参数化*中指定 "Cv 流量系数"，并在*开启特性*中指定 "重叠圆的面积"。

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 — 流量系数矢量

Details

流量系数矢量。每个系数对应*球旋转矢量*中的一个元素。该参数用于测量气体在压差作用下通过阻力元件的程度。矢量的大小必须与*球旋转矢量*相同。

依赖关系

要使用此参数，请将 *阀门参数化 * 设置为 "Cv 流量系数"，并将 *开启特性 * 设置为 "制表数据"。

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 — 球旋转
度数 | 辐射 | 修订 | mrad

Details

给定流量或面积时的球体旋转。该矢量的元素必须与*阀门流量系数（Cv）矢量*、*阀门流量系数（Kv）矢量*或*面积矢量*的元素相关。

依赖关系

要使用该参数，请将*开启特性*参数设置为 "制表"，并将*阀门参数化*参数设置为 "Cv 流量系数"。

计量单位	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
默认值	`pi / 2.0 * [0.0:0.1:1.0…] rad`
程序使用名称	`phi_vector_C_v`
可计算	是

# 最大 Kv 流量系数 — 与最大孔口面积相对应的流量系数

Details

当端口 S 的控制信号值为 "1 "且孔口面积最大时的流量系数值。

依赖关系

要使用该参数，请在*阀门参数化*中指定 "Kv 流量系数"，并在*开启特性*中指定 "重叠圆的面积"。

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 — 流量系数矢量

Details

流量系数矢量。每个系数对应*球旋转矢量*中的一个元素。该参数用于测量气体在压差作用下通过阻力元件的程度。矢量的大小应与*球旋转矢量*相同。数值应按升序排列。

依赖关系

要使用该参数，请在*阀门参数化*中指定 "Kv 流量系数"，并在*开启特性*中指定 "制表数据"。

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

# 球旋转矢量 — 球旋转
度 | 辐射 | 转 | mrad

Details

给定流量或面积下的球体旋转。该矢量的元素必须与*阀门流量系数（Cv）矢量*、*阀门流量系数（Kv）矢量*或*面积矢量*的元素相关。

依赖关系

要使用此参数，请在*开启特性*中指定 "制表"，在*阀门参数化*中指定 "Kv 流量系数"。

计量单位	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
默认值	`pi / 2.0 * [0.0:0.1:1.0…] rad`
程序使用名称	`phi_vector_K_v`
可计算	是

# xT 节流时的压差比系数 — 临界压差比

Details

入口压力与出口压力之间的比率，定义为，在此压力下流量达到临界值。如果不知道该值，可参见 ISA-75.01.01[3]中的表 2。默认值 0.7 适用于许多阀门。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*参数设置为 "Cv 流量系数"。

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

# xT 扼流时的压差比系数 — 临界压差比

Details

入口压力与出口压力之间的比率，定义为，流量在此比率下达到临界。如果不知道该值，可参见 ISA-75.01.013 中的表 2。默认值 0.7 适用于许多阀门。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*参数设置为 "Kv 流量系数"。

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

# 最大声导 — 与最大孔径面积相对应的声导率
升/（巴*秒） | 加仑/（分钟*psi） | m^3/(Pa*s)

Details

孔口截面积最大时的声导率值。

依赖关系

要使用此参数，请将*阀门参数化*设置为 "声导率"，并将*开启特性*设置为 "重叠圆的面积"。

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

由当地声速决定的流量达到临界值和流速达到最大值时的压力比。出口压力与进口压力 : 之间的比率。

依赖关系

要使用此参数，请将*阀门参数化*设置为 "声导"，并将*开启特性*设置为 "重叠圆的面积"。

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

# 声导矢量 — 声导率矢量
升/（巴*秒） | 加仑/（最小*psi） | m^3/(Pa*s)

Details

电阻元件内声导率值的矢量。必须以升序指定这些值。每个电导率对应*球旋转矢量*参数中的一个元素。矢量的维数与*球旋转矢量*的维数一致。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*设置为 "声导"，将*开启特性*设置为 "制表数据"。

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 — 临界压力比值矢量

Details

临界压力比向量。临界压力比是出口压力与进口压力之比，在此压力下，流量达到临界值，流速达到由当地声速决定的最大值。该矢量的维度与*球旋转矢量*的维度一致。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*设置为 "声导"，并将*开启特性*设置为 "制表数据"。

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

# 球旋转矢量 — 球旋转
度 | 辐射 | 循环 | mrad

Details

给定流量或面积下的球体旋转。该矢量的元素必须与*阀门流量系数（Cv）矢量*、*阀门流量系数（Kv）矢量*或*面积矢量*的元素相关。

依赖关系

要使用此参数，请为*开启特性*指定 "制表数据"，为*阀门参数化*指定 "声导"。

计量单位	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
默认值	`pi / 2.0 * [0.0:0.1:1.0…] rad`
程序使用名称	`phi_vector_C`
可计算	是

# 球旋转矢量 — 球旋转
度 | 辐射 | 转速 | mrad

Details

给定流量或面积下的球体旋转。该矢量的元素必须与*阀门流量系数（Cv）矢量*、*阀门流量系数（Kv）矢量*或*面积矢量*的元素相关。

依赖关系

要使用该参数，请将*开启特性*参数设置为 "制表"，并将*阀门参数化*参数设置为 "基于几何形状的孔口面积"。

计量单位	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
默认值	`pi / 2.0 * [0.0:0.1:1.0…] rad`
程序使用名称	`phi_vector_area`
可计算	是

# 亚音速指数 — 用于计算亚音速流动状态下质量流量的度值

Details

一个经验值，用于更精确地计算亚音速流动状态下的质量流量。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*参数设置为 "声导"。

默认值	`0.5`
程序使用名称	`m`
可计算	是

Details

ISO 8778 标准参考气氛中的温度。

只有在使用不同参考值获得的声导率值时，才需要调整 ISO 参考参数值。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*参数设置为 "声导"。

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 — 参考密度符合 ISO 8778 标准
克/厘米^3 | 千克/立方米 | 磅米/加仑

Details

ISO 8778 标准参考气氛中的密度。

只有在使用不同参考值获得的声导率值时，才需要调整 ISO 参考参数值。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*参数设置为 "声导"。

计量单位	`g/cm^3` \| `kg/m^3` \| `lbm/gal`
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 — 入口或出口面积
m^2 | 厘米^2 | 英尺^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

该面积用于计算通过端口的质量流量。

所有端口的尺寸相同。该参数的值必须与设备所连接组件的入口端口面积相匹配。

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

# 球孔面积 — 球膛面积
m^2 | 厘米^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

阀门球孔的横截面积。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*设置为 "基于几何形状的孔口面积"，并将*开启特性*设置为 "重叠圆的面积"。

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	`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 — 成本率

Details

通过封闭孔口的流量与通过开放孔口的流量之比。

依赖关系

要使用该参数，请将*阀门参数化*设置为 "基于几何形状的孔口面积"，并将*开启特性*设置为 "重叠圆的面积"。

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

# 层流压力比 — 气流在层流和湍流之间转换时的压力比

Details

气流在层流和湍流状态之间转换时的出口压力与进口压力之比。

典型值范围为 "0.995 "至 "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。