Engee 文档

单向阀 (G)

燃气管网中的止回阀。

类型: EngeeFluids.Gas.Valves.DirectionalControl.Check

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Gas/Valves & Orifices/Directional Control Valves/Check Valve (G)

说明

单向阀 (G) 装置是一个带有单向开启装置的节流孔,可防止不必要的回流。开启机构对压力做出反应,当从入口到孔口 A 到出口到孔口 B 的压降减小时,孔口打开。单向阀可保护上游部件免受下游发生的压力浪涌、温度浪涌和化学污染的影响。

当压力达到执行压力时,阀门开始打开,并持续打开直至压力控制范围结束。启动压力是阀门打开时必须克服的摩擦力或弹簧力造成的初始阻力。低于该阈值时,阀门处于关闭状态,只能允许泄漏流量。超过压力控制范围时,阀门完全打开,最大流量由瞬时压力条件决定。

流量可以是层流或紊流,并可达到声速。最大流速在阀座处达到,此处流量最窄,流速最快。当下游压降无法再提高流速时,流量达到临界模式和最大流速。当出口压力与进口压力之比达到阀门特定的临界值时,流量达到临界值。该装置不计算超音速流量。

控制压力和其他压力

阀门响应的压力为控制压力。默认控制压力是从入口到出口的压差。该设置可确保阀门在流向相反时关闭。

也可以将控制压力设置为入口超压。如果知道入口压力始终高于出口压力,请使用此设置。例如,入口连接到泵等压力源。

可以通过将 开启压力规格 设置为 端口 A 相对于端口 B 的压力差`或 `端口 A 的压力表压力.

Pressure drop from port A to port B

如果参数 开启压力规格 设置为 `端口 A 相对于端口 B 的压力差`则

  • 控制压力:

    其中 分别是端口 AB 的绝对压力。

  • 触发压力 是参数 开裂压差 的值。

  • 阀门全开时的最大阀门压力 - 参数 最大开启压差 的值。

端口 A_ 的过压

如果参数 开启压力规格 的值 `端口 A 的压力表压力`则:

  • 控制压力:

    其中 是区块气体特性 (G) 中规定的大气压力。

  • 触发压力 是参数 开裂压力(表压) 的值。

  • 阀门全开时的最大压力 - 参数 最大开启压力(表压) 的值。

阀门开启度

信号压力超过执行压力的程度决定阀门的开启程度。标准控制压力为

其中

  • - 控制压力;

  • - 启动压力;

  • - 阀门全开时的最大阀门压力。

开启度被标准化,当阀门完全关闭时为 "0",当阀门完全开启时为 "1"。如果计算返回值超出这些限制,程序块会将其等同于两个限制中最接近的一个。

阀门开启度:

其中 是参数 泄漏流量分数 的值。

Numerical smoothing

如果参数 平滑系数 的值不为零,程序块将对归一化控制压力 进行数值平滑处理。启用平滑功能有助于保持模拟的数值稳定性。

阀门参数化

阀块行为取决于参数 阀门参数化

  • Cv 流量系数- 流量系数 决定了流量与压差的关系。

  • Kv 流量系数- 流量系数 决定流量与压差的关系,

  • 声导- 稳态声导率决定了临界流量下的流通能力,即流速等于局部声速的条件。当出口压力与进口压力的比值达到临界压力比时,流量即达到临界值。

  • 阀嘴面积- 孔口面积决定流量。

该装置通过阀门开度来调整指定的流量。当阀门开度从 "0 "增加到 "1 "时,流量值从设定的最小值增加到设定的最大值。

脉冲存储

参数 阀门参数化 决定使用哪些公式计算流量。如果 阀门参数化 设置为 Cv 流量系数,质量流量 将定义为

其中

  • - 是流量系数;

  • - 质量流量(千克/小时)、压力(巴)和密度(千克/米3)的常数,等于 27.3

  • - 膨胀系数;

  • - 入口压力

  • - 出口压力;

  • - 入口密度。

膨胀系数定义如下

其中

  • - 是绝热指数与 1.4 的比值;

  • - 是参数 xT 节流时的压差比系数 的值。

当压力比 超过参数值 层流压力比 , 时,会平稳过渡到使用线性化方程:

其中

当压力比 低于 时,流量将达到临界值,此时可使用该方程:

如果 阀门参数化 设置为 Kv 流量系数,则设备使用相同的方程,但使用关系式 替换 。有关 阀门参数化 设置为 时质量流量方程的更多信息,请参阅 。 `Kv 流量系数`或 `Cv 流量系数`见[2] 和[3] 。

阀门参数化 设置为 声导,则 的质量流量定义为

其中

  • - 声导率

  • - 临界压力比;

  • - 参数值 亚音速指数

  • - 参数值 ISO 参考温度

  • - 参数值 ISO 参考密度

  • - 入口温度。

当压力比 超过参数值 层流压力比 , 时,会平稳过渡到使用线性化方程:

当压力比 低于临界压力比 时,流量变为临界值,并使用方程:

的值适用于气动系统。 声导 阀门参数化 的值适用于气动系统。如果将该值用于空气以外的气体,可能需要根据比重的平方根调整声导率值。

有关 阀门参数化 设置为 时质量流量方程的更多信息。 `声导`时,请参见[1]。

如果参数 阀门参数化 设置为 `阀嘴面积`时, 的质量流量定义为

其中

  • - 是孔口或阀门的面积;

  • - 参数值 端口 A 和端口 B 的横截面积

  • - 参数值 放电系数

  • - 绝热值。

当压力比 超过 层流压力比 , 的值时,可平稳过渡到使用线性化方程:

当压力比 低于 时,流量将达到临界值,此时可使用该方程:


当参数 阀门参数化 设置为 `阀嘴面积`时,请参见[4].

质量守恒

假设组件内气体的体积和质量都很小,不考虑这些值,因此阀门内不会积聚气体。根据质量守恒原理,从一个端口进入的气体质量流量等于从另一个端口排出的气体流量:

其中 分别为*A* 端口和*B* 端口的质量流量。

能量守恒

阀门是绝热部件。气体和阀壁之间没有热交换。气体通过阀门时,阀门不做功。根据这些假设,能量只能通过*A*和*B*端口的对流进出阀门。根据能量守恒原理,流经两个端口的能量总和始终为零:

其中 分别为通过端口 AB 流入阀门的能量。

假设和限制

  • 对于非理想气体,阀嘴面积参数化方程的精度较低。

  • 本模块不模拟超音速流动。

端口

非定向

# A — 阀门入口
气体

Details

与阀门入口相关的气体端口。

程序使用名称

inlet

# B — 阀门出口
气体

Details

与阀门出口相关的气体端口。

程序使用名称

outlet

参数

参数

# 开启压力规格 — 用于控制阀门的压差
端口 A 相对于端口 B 的压力差 | 端口 A 的压力表压力

Details

定义阀门的控制开启压力。

该值 `端口 A 相对于端口 B 的压力差`将信号压力定义为端口 A 和端口 B 之间的压力差。

值 `端口 A 的压力表压力`将控制压力定义为入口超压。

Pressure difference of port A relative to port B | Gauge pressure at port A

默认值

Pressure difference of port A relative to port B

程序使用名称

opening_pressure_type

可计算

# 开裂压差 — 打开阀门所需的压降
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

打开阀门所需的入口和出口之间的最小压差。该值标志着阀门压差范围的起始值,在此范围内阀门逐渐打开,允许流量增加。

依赖关系

要使用该参数,请将 开启压力规格 设置为 端口 A 相对于端口 B 的压力差.

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

默认值

0.01 MPa

程序使用名称

delta_p_crack

可计算

# 最大开启压差 — 阀门全开时的压差
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

阀门完全打开时入口和出口之间的压差。该值标志着阀门压差范围的终点,此时阀门逐渐打开,允许流量增加。

依赖关系

要使用该参数,请将 开启压力规格 设置为 端口 A 相对于端口 B 的压力差.

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

默认值

0.1 MPa

程序使用名称

delta_p_max

可计算

# 开裂压力(表压) — 打开阀门所需的最小入口超压
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

打开阀门所需的最小入口过压(端口 A)。该值标志着阀门压差范围的起始值,在此范围内阀门逐渐打开,允许流量增加。

依赖关系

要使用该参数,请将 开启压力规格 设置为 端口 A 的压力表压力.

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

默认值

0.1 MPa

程序使用名称

p_crack_gauge

可计算

# 最大开启压力(表压) — 最大入口超压
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

阀门完全打开时的最大入口过压(端口 A)。该值标志着阀门压差范围的终点,在此阀门逐渐打开,允许流量增加。如果在您的型号中,阀门没有按预期完全打开,可以尝试减小该参数值。

依赖关系

要使用该参数,请将 开启压力规格 设置为 端口 A 的压力表压力.

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

默认值

0.2 MPa

程序使用名称

p_gauge_max

可计算

# 阀门参数化 — 确定通过孔口的流量特性的方法
Cv 流量系数 | Kv 流量系数 | 声导 | 阀嘴面积

Details

质量流量计算方法的基础是:

  • Cv 流量系数- 流量系数

  • Kv 流量系数- 流量系数 ,其定义为

  • 声导- 稳态模式下的声导率。

  • 阀嘴面积- 孔口面积。

Cv flow coefficient | Kv flow coefficient | Sonic conductance | Orifice area

默认值

Cv flow coefficient

程序使用名称

valve_parameterization

可计算

# 最大 Cv 流量系数 — 与最大孔口面积相对应的流量系数

Details

当孔口面积达到最大值时,流量系数的值为 。流量系数决定了流量与压降的关系。

依赖关系

要使用该参数,请将 阀门参数化 设置为 Cv 流量系数.

默认值

4.0

程序使用名称

C_v_max

可计算

# 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,请将参数 阀门参数化 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

# 最大 Kv 流量系数 — 与最大孔口面积相对应的流量系数

Details

孔口面积达到最大值时的流量系数 。流量系数决定了流量与压降的关系。

依赖关系

要使用该参数,请将 阀门参数化 设置为 Kv 流量系数.

默认值

3.6

程序使用名称

K_v_max

可计算

# 阻塞流量时的 xT 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,请将参数 阀门参数化 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

# 最大声导 — 与最大孔径面积相对应的声导率
l/(bar*s) | gal/(min*psi) | m^3/(Pa*s)

Details

孔口截面积最大时的声导率值。

依赖关系

要使用该参数,请将 阀门参数化 设置为 声导.

计量单位

l/(bar*s) | gal/(min*psi) | m^3/(Pa*s)

默认值

12.0 l/(bar*s)

程序使用名称

C_max

可计算

# 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

要使用该参数,请将参数 阀门参数化 设置为 声导.

默认值

0.3

程序使用名称

B_critical_linear

可计算

# 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 设为 声导.

默认值

0.5

程序使用名称

m

可计算

# ISO 参考温度 — 参考温度符合 ISO 8778 标准
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

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 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

# ISO 参考密度 — 参考密度符合 ISO 8778 标准
g/cm^3 | kg/m^3 | lbm/gal

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 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

# 最大孔口面积 — 与最大孔口面积相对应的流动截面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

孔口截面积最大时的最大截流面积。

依赖关系

要使用该参数,请将 阀门参数化 设置为 阀嘴面积.

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

1e-4 m^2

程序使用名称

max_restriction_area

可计算

# 放电系数 — 流量系数

Details

修正系数是实际质量流量与理论质量流量之比。

依赖关系

要使用该参数,请将 阀门参数化 设置为 阀嘴面积.

默认值

0.64

程序使用名称

C_d

可计算

# 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。

默认值

1e-6

程序使用名称

leakage_fraction

可计算

# 平滑系数 — 数值平滑因子

Details

连续平滑系数,通过修正孔口在接近打开和接近关闭位置的特性,确保顺利打开。

默认值

0.01

程序使用名称

smoothing_factor

可计算

# 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

# 端口 A 和端口 B 的横截面积 — 阀门入口或出口的面积
m^2 | cm^2 | ft^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

0.01 m^2

程序使用名称

port_area

可计算

文献

  1. ISO 6358-3。"气动流体动力 - 确定使用可压缩流体的部件的流速特性 - 第 3 部分:计算系统稳态流速特性的方法"。2014.

  2. IEC 60534-2-3。"工业过程控制阀 - 第 2-3 部分:流量能力 - 测试程序"。2015.

  3. ANSI/ISA-75.01.01。"工业过程控制阀 - 第 2-1 部分:流通能力 - 安装条件下流体流量的选型公式"。2012.

  4. P. Beater."Pneumatic Drives." Springer-Verlag Berlin Heidelberg.2007.