球阀 (IL)

等温流体网络中的球阀。

blockType: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.FlowControl.Ball

图书馆路径:

/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

和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

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

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	无

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。

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

# 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。

值	`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	无

# 最大阀门流量系数 (Kv) — 最大阀门容量系数
m^3/s | mm^3/s | cm^3/s | m^3/hr | m^3/min | l/hr | l/min | l/s | gal/hr | gal/min | gal/s | ft^3/hr | ft^3/min | ft^3/s

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` \| `mm^3/s` \| `cm^3/s` \| `m^3/hr` \| `m^3/min` \| `l/hr` \| `l/min` \| `l/s` \| `gal/hr` \| `gal/min` \| `gal/s` \| `ft^3/hr` \| `ft^3/min` \| `ft^3/s`
默认值	`49.0 m^3/hr`
程序使用名称	`K_v_max`
可计算	是

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

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` \| `mm^3/s` \| `cm^3/s` \| `m^3/hr` \| `m^3/min` \| `l/hr` \| `l/min` \| `l/s` \| `gal/hr` \| `gal/min` \| `gal/s` \| `ft^3/hr` \| `ft^3/min` \| `ft^3/s`
默认值	`32.0 gal/min`
程序使用名称	`C_v_max`
可计算	是

# 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	是

# 端口 A 和端口 B 的横截面积 — 阀门入口或出口的面积
m^2 | um^2 | 平方毫米 | 厘米^2 | km^2 | 英寸^2 | ft^2 | yd^2 | 英里^2 | ha | ac

Details

入口和出口端口 A 和 B 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` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`(pi*25^2)/4 mm^2`
程序使用名称	`port_area`
可计算	是

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

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` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`(pi*20^2)/4 mm^2`
程序使用名称	`ball_bore_area`
可计算	是

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

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` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
默认值	`1e-10 m^2`
程序使用名称	`leakage_area`
可计算	是

# 阀门流量系数 (Kv) 矢量 — 给定球旋转时的阀门容量系数
m^3/s | mm^3/s | cm^3/s | m^3/hr | m^3/min | l/hr | l/min | l/s | gal/hr | gal/min | gal/s | ft^3/hr | ft^3/min | ft^3/s

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/s` \| `mm^3/s` \| `cm^3/s` \| `m^3/hr` \| `m^3/min` \| `l/hr` \| `l/min` \| `l/s` \| `gal/hr` \| `gal/min` \| `gal/s` \| `ft^3/hr` \| `ft^3/min` \| `ft^3/s`
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	是

# 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 | 毫米^3/秒 | cm^3/s | m^3/hr | m^3/min | l/hr | l/min | l/s | gal/hr | gal/min | 加仑/秒 | ft^3/hr | ft^3/min | 英尺^3/秒

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` \| `mm^3/s` \| `cm^3/s` \| `m^3/hr` \| `m^3/min` \| `l/hr` \| `l/min` \| `l/s` \| `gal/hr` \| `gal/min` \| `gal/s` \| `ft^3/hr` \| `ft^3/min` \| `ft^3/s`
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] gal/min`
程序使用名称	`C_v_vector`
可计算	是

# 通流面积向量 — 球旋转时的面积
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | 平方公里 | 英寸 | 英尺^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

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

# 球旋转向量 — 球旋转
辐射 | 退化 | 重温 | mrad | arcsec | arcmin | gon

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	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
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	是

# 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	是