Pressure Reducing Valve (TL)

Редукционный клапан в сети теплопроводной жидкости.

Тип: EngeeFluids.ThermalLiquid.Valves.PressureControl.Reducing

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Thermal Liquid/Valves & Orifices/Pressure Control Valves/Pressure Reducing Valve (TL)

Описание

Блок Pressure Reducing Valve (TL) представляет собой редукционный клапан в сети теплопроводной жидкости. Клапан остается открытым, когда давление в порту B меньше заданного. Когда давление в порту B достигает или превышает заданное значение, клапан закрывается. Блок управляется разностью между установочным давлением и давлением в порту B. Блок содержит часть обратного клапана, которая функционирует идентично блоку Check Valve (TL) при обратном движении потока.

Регулирование давления

Блок Pressure Reducing Valve (TL) регулирует давление между установочным давлением и максимальным давлением.

Нормализованное давление контролирует площадь проходного сечения клапана, когда для параметра Opening parameterization установлено значение Linear - Area vs. pressure. Нормализованное давление представляет собой:

где

— управляющее давление, равное , где — атмосферное давление;
— установочное давление, равное , где — значение параметра Set pressure (gauge);
— максимальное давление, равное , где — значение параметра Pressure regulation range.

Параметризация: площадь в зависимости от давления

Если для параметра Opening parameterization установлено значение Linear - Area vs. pressure или Tabulated data - Area vs. pressure, то массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:

где

— коэффициент расхода, значение параметра Discharge coefficient;
— мгновенная площадь открытия клапана;
— значение параметра Cross-sectional area at ports A and B;
— средняя плотность жидкости;
— разница давлений в клапане .

Критический перепад давления, — перепад давления, связанный со значением критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Critical Reynolds number, которое является точкой перехода режима между ламинарным и турбулентным режимами течения. Блок рассчитывает критический перепад давления как:

где — динамическая вязкость теплопроводной жидкости.

Потеря давления учитывает снижение давления в клапане из-за уменьшения его площади и рассчитывается как:

Восстановление давления описывает положительное изменение давления в клапане из-за увеличения площади. Чтобы не учитывать восстановление давления, снимите флажок Pressure recovery. В этом случае потеря давления .

Если для параметра Opening parameterization установлено значение Linear - Area vs. pressure, то площадь проходного сечения клапана составляет:

где

— значение параметра Leakage area;
— значение параметра Maximum opening area.

На рисунке показаны характеристики открытия клапана при использовании линейной параметризации площади.

pressure reducing valve il 1

Когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении при линейной параметризации, можно поддерживать численную устойчивость в моделировании, регулируя параметр Smoothing factor. Если параметр Smoothing factor ненулевой, обеспечивается плавное изменение управляющего давления и .

Если для параметра Opening parameterization установлено значение Tabulated data - Area vs. pressure, то блок вычисляет площадь открытия как:

где

— управляющее давление;
;
— значение параметра Pressure at port B (gauge) vector;
— смещение внутреннего давления, при котором клапан начинает закрываться, когда ;
— значение параметра Opening area vector.

Значения и — первый и последний элементы параметра Opening area vector соответственно.

На рисунке показаны характеристики открытия клапана при использовании табличной параметризации.

pressure reducing valve il 2

Параметризация: объемный расход в зависимости от давления

Если для параметра Opening parameterization установлено значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure, то открытие клапана определяется в соответствии с предоставленными пользователем табличными данными объемного расхода и перепада давления между портами A и B. Массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:

где

— объемный расход;
— средняя плотность жидкости;

Блок вычисляет зависимость между массовым расходом и давлением, используя:

где .

Динамика открытия

Если установлен флажок Opening dynamics, то в реакцию потока на смоделированное управляющее давление вносится запаздывание. Давление становится динамическим управляющим давлением . Мгновенное изменение динамического управляющего давления рассчитывается на основе постоянной времени Opening time constant :

По умолчанию флажок Opening dynamics снят.

Сохранение энергии

Уравнение сохранения энергии в клапане имеет вид:

где

— поток энергии, поступающий в клапан через порт A;
— поток энергии, поступающий в клапан через порт B.

Порты

Ненаправленные

# B — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует входу клапана B.

Имя для программного использования

outlet

# A — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует входу клапана A.

Имя для программного использования

inlet

Параметры

# Opening parameterization — метод расчета открытия или закрытия клапана
Linear - Area vs. pressure | Tabulated data - Area vs. pressure | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure

Details

Метод моделирования открытия клапана. Варианты для выбора:

Linear - Area vs. pressure или Tabulated data - Area vs. pressure — площадь открытия клапана в зависимости от управляющего давления.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure — используется эталонная кривая расхода и перепада давления редукционного клапана.

Значения	`Linear - Area vs. pressure` \| `Tabulated data - Area vs. pressure` \| `Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure`
Значение по умолчанию	`Linear - Area vs. pressure`
Имя для программного использования	`opening_parameterization`
Вычисляемый	Да

# Set pressure (gauge) — избыточное давление, при превышении которого срабатывает клапан
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Избыточное давление, при превышении которого срабатывает клапан. Когда давление в порту B достигает этого значения, клапан начинает закрываться. Этот параметр смещает опорную кривую таким образом, чтобы редукционный клапан начинал закрываться, когда давление в порту B равно заданному давлению.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`0.1 MPa`
Имя для программного использования	`p_set_gauge`
Вычисляемый	Да

# Pressure regulation range — диапазон регулирования давления
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Рабочий диапазон давлений клапана. Диапазон регулирования давления определяет разницу между параметром Set pressure (gauge) и максимальным рабочим давлением клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - Area vs. pressure.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`0.01 MPa`
Имя для программного использования	`p_regulation_range`
Вычисляемый	Да

# Maximum opening area — площадь полностью открытого клапана
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения отверстия клапана в полностью открытом положении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - Area vs. pressure.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.0001 m^2`
Имя для программного использования	`max_valve_area`
Вычисляемый	Да

# Leakage area — площадь зазора клапана в полностью закрытом положении
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Сумма всех зазоров, когда клапан находится в полностью закрытом положении. Любая площадь меньше этого значения приравнивается к заданной площади утечки. Этот параметр способствует устойчивости численного решения, поддерживая непрерывность потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - Area vs. pressure.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`1e-10 m^2`
Имя для программного использования	`leakage_area`
Вычисляемый	Да

# Cross-sectional area at ports A and B — площадь входа и выхода из клапана
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения портов A и B. Эта площадь используется при вычислении массового расхода через клапан.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`port_area`
Вычисляемый	Да

# Discharge coefficient — коэффициент расхода

Details

Поправочный коэффициент, учитывающий потери на разряжение в теоретических потоках.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - Area vs. pressure или Tabulated data - Area vs. pressure.

Значение по умолчанию	`0.64`
Имя для программного использования	`C_d`
Вычисляемый	Да

# Critical Reynolds number — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока

Details

Критическое значение числа Рейнольдса, которое соответствует верхней границе ламинарного режима течения через клапан.

Зависимости

Значение по умолчанию	`150.0`
Имя для программного использования	`Re_critical`
Вычисляемый	Да

# Smoothing factor — коэффициент сглаживания

Details

Коэффициент непрерывного сглаживания, который задает степень изменения реакции потока, когда клапан находится в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - Area vs. pressure.

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`smoothing_factor`
Вычисляемый	Да

# Pressure recovery — учитывать ли повышение давления при расширении площади

Details

Учитывать ли повышение давления при перетекании жидкости из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения.

Зависимости

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`pressure_recovery`
Вычисляемый	Да

# Opening dynamics — учитывать ли реакцию потока на открытие клапана

Details

Учитывать ли переходные эффекты в системе жидкости, вызванные открытием клапана. Установка флажка Opening dynamics аппроксимирует условия открытия путем введения запаздывания первого порядка в реакцию потока. Моделируемой динамикой открытия управляет параметр Opening time constant.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`opening_dynamics`
Вычисляемый	Да

# Opening time constant — постоянная времени открытия клапана
d | s | hr | ms | ns | us | min

Details

Постоянная времени, по которой вычисляется задержка в динамике открытия.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Opening dynamics.

Единицы измерения	`d` \| `s` \| `hr` \| `ms` \| `ns` \| `us` \| `min`
Значение по умолчанию	`0.1 s`
Имя для программного использования	`tau`
Вычисляемый	Да

# Pressure at port B (gauge) vector — вектор значений избыточного давления для табличной параметризации площади
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Вектор значений избыточного давления для табличной параметризации площади открытия клапана. Элементы вектора должны соответствовать элементам вектора параметра Opening area vector. Элементы должны быть положительными и располагаться в порядке возрастания. Блок использует линейную интерполяцию между точками данных.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Tabulated data - Area vs. pressure.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`[0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2] MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_vector`
Вычисляемый	Да

# Opening area vector — вектор значений площади открытия для табличной параметризации
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Вектор площади открытия клапана для табличной параметризации площади открытия клапана. Элементы вектора должны должны соответствовать элементам вектора параметра Pressure at Port B (gauge) vector. Элементы должны быть положительными и располагаться в порядке возрастания. Блок использует линейную интерполяцию между точками данных.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization установите значение Tabulated data - Area vs. pressure.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`[1.0e-5, 8.0e-6, 6.0e-6, 4.0e-6, 2.0e-6, 1.0e-10] m^2`
Имя для программного использования	`valve_area_vector`
Вычисляемый	Да

# Reference pressure at port A (gauge) — эталонное давление на порту A
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Постоянное давление в порту A, на основе которого строится эталонная кривая. Это значение обычно соответствует максимальному рабочему давлению клапана. Во время симуляции давление в порту A может быть любым.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure.

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`1.5 MPa`
Имя для программного использования	`p_inlet_gauge_reference`
Вычисляемый	Да

# Reference pressure at port B (gauge) vector — эталонное давление на порту B
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Вектор монотонно уменьшающихся значений давления в порту B на эталонной кривой при изменении площади открытия клапана. Первый элемент — это эталонное максимальное давление, при котором клапан полностью закрывается. Последний элемент – эталонное управляющее давление.

Зависимости

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`[1.2, 1.0, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2] MPa`
Имя для программного использования	`p_outlet_gauge_reference_vector`
Вычисляемый	Да

# Reference volumetric flow rate vector — вектор значений объемного расхода для табличной параметризации
m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Details

Вектор монотонно возрастающих эталонных значений расхода через клапан. Блок использует эту кривую для вычисления коэффициента расхода для изменяющейся площади клапана.

Зависимости

Единицы измерения	`m^3/s` \| `m^3/h` \| `cm^3/s` \| `mm^3/s` \| `ft^3/s` \| `lpm` \| `l/s` \| `gpm` \| `gal/s` \| `gal/h`
Значение по умолчанию	`[1.0e-9, 1.8e-5, 6.6e-5, 0.00013, 0.0002, 0.00028] m^3/s`
Имя для программного использования	`Vdot_reference_vector`
Вычисляемый	Да