Pressure Relief Valve (TL)

Страница в процессе разработки.

Предохранительный клапан в сети теплопроводной жидкости.

Тип: EngeeFluids.ThermalLiquid.Valves.PressureControl.Relief

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Pressure Relief Valve (TL) представляет собой предохранительный клапан сброса давления в сети теплопроводной жидкости. Клапан закрыт, когда давление меньше установочного значения. Когда давление достигает или превышает установочное значение давления, клапан открывается. Установочное давление — это либо пороговый перепад давления на клапане между портами A и B, либо между портом A и атмосферным давлением. Управляющее давление, превышающее заданное, заставляет клапан постепенно открываться, что позволяет сбросить избыточное давление в сети жидкости.

Регулирование давления

Если для параметра Opening parameterization установлено значение Linear - Area vs. pressure, то нормализованное давление определяет площадь открытия. Нормализованное давление определяется как:

где

— управляющее давление. Если для параметра Pressure control specification установлено значение Pressure differential, то управляющее давление равно . Если для параметра Pressure control specification установлено значение Pressure at port A, то управляющее давление — разница между давлением в порту A и атмосферным давлением;
— установочное давление. Если для параметра Pressure control specification установлено значение Pressure differential, то — значение параметра Set pressure differential. Если для параметра Pressure control specification установлено значение Pressure at port A, то — значение параметра Set pressure (gauge);
— максимум диапазона регулирования давления, определяемый как , 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 составляет

где

— коэффициент расхода, значение параметра Discharge coefficient;
— площадь мгновенного открытия клапана;
— значение параметра Cross-sectional area at ports A and B;
— средняя плотность жидкости;
— перепад давления.

Критический перепад давления — это перепад давления, определяемый из значения критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Critical Reynolds number, точкой перехода режима между ламинарным и турбулентным течением. Блок рассчитывает критический перепад давления как:

где — динамическая вязкость теплопроводной жидкости.

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

Восстановление давления позволяет учесть 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 открытия составляет:

где

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

На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия клапана с помощью линейной параметризации.

pressure compensator valve il 2

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

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

где

;
— значение параметра Pressure differential vector или Opening pressure (gauge) vector, в зависимости от значения параметра Pressure control specification;
— изменение внутреннего давления, при котором клапан начинает закрываться, когда ;
— значение параметра Opening area vector.

На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия клапана с помощью табличной параметризации.

pressure compensator valve il 4

Параметризация: объемный расход в зависимости от давления

Если для параметра Opening parameterization установлено значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure, то клапан открывается в соответствии с предоставленными пользователем табличными данными объемного расхода и перепада давления между портами A и B.

Массовый расход определяется как

где

— объемный расход;
— средняя плотность жидкости.

Блок вычисляет зависимость между массовым расходом и давлением, используя соотношение:

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 выходу клапана.

Имя для программного использования

outlet

# A — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует входу клапана.

Имя для программного использования

inlet

Параметры

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

Details

Метод моделирования открытия клапана. Открытие клапана параметризуется либо линейно, либо с помощью таблицы значений, которые соотносят площадь с перепадом давления.

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

# Pressure control specification — перепад давления, используемый для управления клапаном
Pressure differential | Pressure at port A

Details

Метод задания управляющего давления клапана. Если для этого параметра установлено значение Pressure at port A, то блок использует только давление на порту A, чтобы определить, превышает ли давление потока значение параметра Set pressure (gauge). Если для этого параметра установлено значение Pressure differential, то блок использует значение параметра Set pressure differential для определения того, выходит ли перепад давления от порта A к порту B за пределы диапазона.

Зависимости

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

Значения	`Pressure differential` \| `Pressure at port A`
Значение по умолчанию	`Pressure at port A`
Имя для программного использования	`opening_pressure_type`
Вычисляемый	Да

# Set pressure (gauge) — избыточное давление, при котором срабатывает механизм открытия
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Давление, при котором срабатывает механизм открытия. Площадь открытия остается переменной во всем диапазоне регулирования давления клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - Area vs. pressure, а для параметра Pressure control specification значение Pressure at port A или 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	`0.1 MPa`
Имя для программного использования	`p_set_gauge`
Вычисляемый	Да

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

Details

Рабочий диапазон давлений клапана. Клапан начинает открываться при установочном значении давления и полностью открывается при максимальном значении рабочего диапазона , где .

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	`0.15 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 проходного сечения 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 на входе или выходе из клапана
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

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

Зависимости

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 – отношение фактического массового расхода к теоретическому массовому расходу через клапан.

Зависимости

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

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

Details

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Зависимости

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

# Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания

Details

Коэффициент непрерывного сглаживания обеспечивает плавность открытия за счет поправки к характеристике клапана в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

Зависимости

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

# Pressure recovery — учет повышения давления при расширении области

Details

Определяет, будет ли учитываться 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 — учет динамики открытия клапана

Details

Определяет, нужно ли учитывать переходные эффекты в системе жидкости, вызванные открытием клапана. Установка флажка Opening dynamics вводит запаздывание первого порядка к управляющему давлению клапана. Параметр Opening time constant определяет динамику открытия.

Зависимости

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

# Set pressure differential — минимальный перепад давления
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Минимальный перепад давления между портами A и B, необходимый для открытия клапана. При перепаде давления, превышающем это значение, клапан постепенно открывается, пока не достигнет полностью открытого состояния.

Зависимости

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`0.0 MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_set`
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 differential vector — значения перепада давления для табличной параметризации
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Вектор значений перепада давления для табличной параметризации площади открытия клапана. Элементы вектора соответствуют элементам вектора из параметра Opening area vector или из параметра Volumetric flow rate vector, в зависимости от выбранного типа параметризации. Элементы перечисляются в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками табличных данных используется линейная интерполяция.

Первый элемент этого параметра — это значение давления, при котором клапан начинает открываться. Последний элемент — это максимальное давление, при котором клапан полностью открыт. Разница между этими двумя значениями — это диапазон регулирования давления клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр:

установите для параметра Opening parameterization значение Tabulated data - Area vs. pressure, а для параметра Pressure control specification значение Pressure differential.
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	`[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 клапана для табличной параметризации
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Вектор значений площади открытия клапана для табличной параметризации. Значения в этом векторе соответствуют элементам вектора из параметра Pressure differential vector. Элементы перечисляются в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками табличных данных используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization 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-10, 2.0e-6, 4.0e-6, 6.0e-6, 8.0e-6, 1.0e-5] m^2`
Имя для программного использования	`valve_area_vector`
Вычисляемый	Да

# Opening pressure (gauge) vector — значения избыточного давления для табличной параметризации
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Вектор значений избыточного давления для табличной параметризации площади открытия клапана. Элементы вектора соответствуют элементам вектора из параметра Opening area vector. Элементы перечисляются в порядке возрастания и должны быть больше 0. Между точками табличных данных используется линейная интерполяция.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening parameterization значение Tabulated data - Area vs. pressure, а для параметра Pressure control specification значение Pressure at port A.

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	`p_gauge_vector`
Вычисляемый	Да

# 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 значений объемного расхода для табличной параметризации. Значения в этом векторе соответствуют элементам вектора из параметра Pressure differential vector. Элементы перечисляются в порядке возрастания.

Зависимости

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

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, 3.6e-5, 8.9e-5, 0.00015, 0.00023, 0.00031] m^3/s`
Имя для программного использования	`Vdot_vector`
Вычисляемый	Да