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球阀 (IL)

等温流体网络中的球阀。

类型: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.FlowControl.Ball

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Valves & Orifices/Flow Control Valves/Ball Valve (IL)

说明

球阀 (IL)* 装置是等温流体网络中的球阀。球阀由一个球体和一个可在阀体内部旋转的阀嘴组成。阀门打开时,阀嘴与阀体端口完全堵塞。当阀门关闭时,球体旋转并减少重叠量,从而减小端口的有效面积。球阀通常用于流量切断应用,因为它们可以在多次循环中可靠地切断流量。在需要精确节流的应用中,球阀则不太常见。

可以通过分析或表格数据对阀块进行参数化。如果*球阀参数化*设置为 "重叠圆的面积",则程序块将阀嘴与球嘴之间的重叠面积定义为开口面积,即

,

,

其中

  • 分别为阀口和球孔的半径;

  • - 球孔中心相对于阀口中心的位移;

  • - 球阀组通过 S 端口的旋转。阀门在 rad 处完全关闭,在 rad 处完全打开。

质量流量方程

设备通过孔口的压力-面积关系计算通过阀门的流量,关系如下

其中

  • - 流量系数;

  • - 是流体的平均密度;

  • - 阀门开启面积,其中 是*泄漏面积*参数。

  • - 临界压降,根据临界雷诺数值确定

设备计算临界压降的方法如下:

如果*流量系数参数化*设置为 "Cd 系数和面积",则可使用*排量系数*参数设置 的值。 如果*流量系数参数化*设置为 "Cv 系数 USCS",则程序块计算 的值为

С

其中 是*最大 Cv 流量系数*参数的值。

如果*流量系数参数化*设置为 "Kv 系数 SI",则程序块计算 的值为

С

其中 是*最大 Kv 流量系数参数化*的值。 在这些公式中, 为 1 psi, 为 1 bar。

端口

非定向

# A — 等温液体端口

Details

等温流体口,对应阀口 A

程序使用名称

port_a

# B — 等温液体端口

Details

等温流体口,对应阀口 B

程序使用名称

port_b

输入

# S — 阀门位置,rad

Details

阀门位置值,单位为拉德。0 "表示阀门完全关闭,"π/2 "表示阀门完全打开。

数据类型

Float64`。

复数支持

参数

参数

# 球阀参数化 — 球阀参数化
重叠圆的面积 | 表格数据

Details

用于选择阀块参数化方法的选项:

  • 重叠圆的面积"- 重叠圆的面积。

  • 表格数据"- 使用表格数据。

Area of overlapping circles | Tabulated data

默认值

Area of overlapping circles

程序使用名称

valve_parameterization

可计算

# 流量系数参数化 — 流量系数参数化
Kv 系数(SI) | Cv 系数 (USCS) | Cd 系数和面积

Details

选择流量系数参数化方法的选项:

  • Kv 系数 (SI)` - 通过容量系数进行参数化 - 在温度为 15°C 和压降为 1 bar 时,通过全开阀门的水流量,单位为 m^3/h。

  • Cv 系数 (USCS)` - 通过容量系数进行参数化 - 在温度为 60°F、压降为 1 psi 时,通过全开阀门的水流量,单位为加仑/分钟。

  • Cd 系数和面积 - 通过无量纲流量系数 进行参数化,该系数决定阀门的效率。

Kv coefficient (SI) | Cv coefficient (USCS) | Cd coefficient and area

默认值

Kv coefficient (SI)

程序使用名称

flow_coefficient_parameterization

可计算

# 最大阀门流量系数 (Kv) — 最大阀门容量系数
m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | 升/分钟 | l/s | 加仑/分 | gal/s | gal/h

Details

阀门容量系数的最大值。该值必须与全开位置相对应。

依赖关系

要使用该参数,请将*球阀参数化*设置为 "重叠圆的面积",并将*流量系数参数化*设置为 "Kv 系数 (SI)"。

计量单位

m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

默认值

49.0 m^3/h

程序使用名称

K_v_max

可计算

# 最大阀门流量系数 (Cv) — 最大阀门容量系数
m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Details

阀门容量系数的最大值。该值必须与全开位置相对应。

依赖关系

要使用该参数,请将*球阀参数化*设置为 "重叠圆的面积",并将*流量系数参数化*设置为 "Cv 系数 (USCS)"。

计量单位

m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

默认值

32.0 gpm

程序使用名称

C_v_max

可计算

# 排流系数 (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*流量系数参数化*设置为 "Cd 系数和面积"。

默认值

0.64

程序使用名称

C_d

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 | 厘米^2 | ft^2 | 英寸^2 | km^2 | 英里^2 | 平方毫米 | um^2 | yd^2

Details

入口和出口端口 AB 的横截面积。该面积用于计算通过阀门的质量流量。

依赖关系

要使用此参数,请将*球阀参数化*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*25^2)/4 mm^2

程序使用名称

port_area

可计算

# 球孔面积 — 球膛面积
m^2 | 厘米^2 | 英尺^2 | 英寸^2 | 平方公里 | mi^2 | 平方毫米 | um^2 | yd^2

Details

阀球孔的横截面积。

依赖关系

要使用该参数,请将*球阀参数化*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*20^2)/4 mm^2

程序使用名称

ball_bore_area

可计算

# 泄漏面积 — 完全关闭位置的净空区域
m^2 | 厘米^2 | 英尺^2 | in^2 | 平方公里 | mi^2 | 平方毫米 | um^2 | yd^2

Details

阀门处于完全关闭位置时所有间隙的总和。小于此值的任何面积都等于指定的泄漏面积。该参数通过保持流动的连续性来提高数值解决方案的稳定性。

依赖关系

要使用此参数,请将*球阀参数化*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

1e-10 m^2

程序使用名称

leakage_area

可计算

# 阀门流量系数 (Kv) 矢量 — 给定球旋转时的阀门容量系数
m^3/hr

Details

给定球体旋转时的阀门容量系数。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*球阀参数化*参数设置为 "制表数据",*流量系数参数化*参数设置为 "Kv 系数(SI)"。

计量单位

m^3/hr

默认值

[1e-6, .34, .76, 1.6, 2.45, 4.1, 5.75, 9.4, 13, 28, 50] m^3/hr

程序使用名称

K_v_vector

可计算

# 阀门流量系数 (Cv) 矢量 — 给定球旋转时的阀门容量系数
m^3/s | 米^3/小时 | cm^3/s | 毫米^3/秒 | 英尺^3/秒 | 升/分钟 | l/s | gpm | 加仑/秒 | 加仑/小时

Details

给定球体旋转时的阀门容量系数。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*球阀参数化*参数设置为 "制表数据",*流量系数参数化*参数设置为 "Cv 系数 (USCS)"。

计量单位

m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

默认值

[1e-6, 0.58, 1.15, 1.90, 2.80, 4.3, 7.0, 10.5, 17.0, 26.0, 32.0] gpm

程序使用名称

C_v_vector

可计算

# 面积矢量 — 球旋转时的面积
m^2 | cm^2 | 英尺^2 | 英寸 | 平方公里 | mi^2 | mm^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*球阀参数化*设置为 "制表数据",*流量系数参数化*设置为 "Cd 系数和面积"。

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-10, 62.5, 125, 187.5, 250, 312.5, 375, 437.5, 500, 562.5, 625] mm^2

程序使用名称

area_vector

可计算

# 球旋转向量 — 球旋转
退化 | 辐射 | 重温 | mrad

Details

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

依赖关系

要使用此参数,请将*球阀参数化*参数设置为 "制表数据"。

计量单位

deg | rad | rev | mrad

默认值

[0 ,0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0].*(pi/2) rad

程序使用名称

phi_vector

可计算

# 临界雷诺数 — 层流雷诺数上限

Details

通过阀门的层流雷诺数上限。

默认值

150.0

程序使用名称

Re_critical

可计算