Шаровой клапан (ИЖ)

Шаровой клапан в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Valves.FlowControl.Ball

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Шаровой клапан (ИЖ) представляет собой шаровой клапан в сети изотермической жидкости. Шаровой клапан состоит из шара с отверстием, который может вращаться внутри корпуса клапана. Когда клапан открыт, отверстие полностью перекрывается с портом корпуса клапана. Когда клапан закрывается, шар вращается и уменьшает величину перекрытия, тем самым уменьшая эффективную площадь отверстия. Шаровые клапаны часто используются для перекрытия потока, поскольку они могут надежно перекрывать поток в течение многих циклов. Шаровые клапаны менее распространены в тех случаях, когда необходимо точное дросселирование.

Блок можно параметризовать аналитически или с помощью табличных данных. Если для параметра Ball valve parameterization установлено значение Area of overlapping circles, то блок определяет площадь перекрытия между отверстием клапана и отверстием шара как площадь открытия так, что

где

и — радиусы отверстия клапана и отверстия шара соответственно;
— смещение центра отверстия шара относительно центра порта клапана;
— вращение шарового клапана, задаваемое через порт S. Клапан полностью закрыт при рад и полностью открыт при рад.

Уравнение массового расхода

Блок рассчитывает расход через клапан, используя зависимость давления от площади для отверстий, которая выглядит следующим образом

где

— коэффициент расхода;
— средняя плотность жидкости;
— площадь открытия клапана, где , а — параметр Leakage area.
— критический перепад давления, определяемый из значения критического числа Рейнольдса .

Блок рассчитывает критический перепад давления следующим образом:

Если для параметра Flow coefficient parameterization установлено значение Cd coefficient and area, то значение для можно задать с помощью параметра Discharge coefficient. Если для параметра Flow coefficient parameterization установлено значение Cv coefficient USCS, то блок вычисляет значение как

где — значение параметра Maximum Cv flow coefficient.

Если для параметра Flow coefficient parameterization установлено значение Kv coefficient SI, то блок вычисляет значение как

где — значение параметра Maximum Kv flow coefficient. В этих уравнениях — это 1 фунт на квадратный дюйм, а — 1 бар.

Порты

Ненаправленные

# A — порт изотермической жидкости

Details

Порт изотермической жидкости, соответствует порту клапана A.

Имя для программного использования

port_a

# B — порт изотермической жидкости

Details

Порт изотермической жидкости, соответствует порту клапана B.

Имя для программного использования

port_b

Вход

# S — положение клапана, рад

Details

Значение положения клапана, в рад. Значение 0 означает полностью закрытый клапан, а значение π/2 — полностью открытый клапан.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

# Параметризация шарового крана — параметризация шарового клапана
Площадь перекрывающихся отверстий | Табличные данные

Details

Опция выбора метода параметризации блока:

Area of overlapping circles – площади перекрывающихся окружностей.
Tabulated data– использование табличных данных.

Значения	`Area of overlapping circles` \| `Tabulated data`
Значение по умолчанию	`Area of overlapping circles`
Имя для программного использования	`valve_parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Параметризация коэффициента пропускной способности — параметризация коэффициента расхода
Коэффициент Кv (СИ) | Коэффициент Cv (USCS) | Коэффициент Cd и площадь

Details

Опция выбора метода параметризации коэффициента расхода:

Kv coefficient (SI) – параметризация через коэффициент пропускной способности – значение расхода воды в м^3/ч через полностью открытый клапан при температуре 15°C и перепаде давления 1 бар.
Cv coefficient (USCS) – параметризация через коэффициент пропускной способности – значение расхода воды в галлонах в минуту через полностью открытый клапан при температуре 60°F с перепадом давления 1 фунт на квадратный дюйм.
Cd coefficient and area – параметризация через безразмерный коэффициент расхода , определяющий эффективность клапана.

Значения	`Kv coefficient (SI)` \| `Cv coefficient (USCS)` \| `Cd coefficient and area`
Значение по умолчанию	`Kv coefficient (SI)`
Имя для программного использования	`flow_coefficient_parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Максимальный коэффициент пропускной способности Kv — максимальный коэффициент пропускной способности клапана
м^3/с | м^3/ч | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | л/мин | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Details

Максимальное значение коэффициента пропускной способности клапана. Это значение должно соответствовать полностью открытому положению.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, укажите для параметра Ball valve parameterization значение Area of overlapping circles, а для параметра Flow coefficient parameterization значение Kv coefficient (SI).

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	`49.0 m^3/h`
Имя для программного использования	`K_v_max`
Вычисляемый	Да

# Максимальный коэффициент пропускной способности (Cv) — максимальный коэффициент пропускной способности клапана
м^3/с | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | л/мин | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Details

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	`32.0 gpm`
Имя для программного использования	`C_v_max`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент расхода (Cd) — коэффициент расхода

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, укажите для параметра Flow coefficient parameterization значение Cd coefficient and area.

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

# Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B — площадь на входе или выходе из клапана
м^2 | см^2 | ft^2 | in^2 | км^2 | mi^2 | мм^2 | мкм^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

Чтобы использовать этот параметр, укажите для параметра Ball valve parameterization значение Area of overlapping circles.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`(pi*25^2)/4 mm^2`
Имя для программного использования	`port_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь отверстия в шаре — площадь отверстия в шаре
м^2 | см^2 | ft^2 | in^2 | км^2 | mi^2 | мм^2 | мкм^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения отверстия в шаре клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, укажите для параметра Ball valve parameterization значение Area of overlapping circles.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`(pi*20^2)/4 mm^2`
Имя для программного использования	`ball_bore_area`
Вычисляемый	Да

# Площадь утечки — площадь зазора в полностью закрытом положении
м^2 | см^2 | ft^2 | in^2 | км^2 | mi^2 | мм^2 | мкм^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, укажите для параметра Ball valve parameterization значение Area of overlapping circles.

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

# Вектор коэффициента пропускной способности (Kv) — коэффициент пропускной способности клапана для заданного поворота шара
м^3/ч

Details

Коэффициент пропускной способности клапана для заданного поворота шара. Каждый элемент вектора соотносится с элементами вектора из параметра Ball rotation vector. Первый элемент соответствует утечке клапана и должен быть ненулевым.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, укажите для параметра Ball valve parameterization значение Tabulated data, а для параметра Flow coefficient parameterization значение Kv coefficient (SI).

Единицы измерения	`m^3/hr`
Значение по умолчанию	`[1e-6, .34, .76, 1.6, 2.45, 4.1, 5.75, 9.4, 13, 28, 50] m^3/hr`
Имя для программного использования	`K_v_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициента пропускной способности (Cv) — коэффициент пропускной способности клапана для заданного поворота шара
м^3/s | м^3/ч | см^3/с | мм^3/с | ft^3/s | л/м | л/с | gpm | gal/s | gal/h

Details

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	`[1e-6, 0.58, 1.15, 1.90, 2.80, 4.3, 7.0, 10.5, 17.0, 26.0, 32.0] gpm`
Имя для программного использования	`C_v_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор площади — площадь для заданного поворота шара
м^2 | см^2 | ft^2 | in^2 | км^2 | mi^2 | мм^2 | мкм^2 | yd^2

Details

Площадь потока для заданного поворота шара. Каждый элемент вектора соотносится с элементами вектора из параметра Ball rotation vector. Первый элемент соответствует утечке клапана и должен быть ненулевым.

Зависимости

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, 62.5, 125, 187.5, 250, 312.5, 375, 437.5, 500, 562.5, 625] mm^2`
Имя для программного использования	`area_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор вращения шара — поворот шара
град | рад | об | mrad

Details

Поворот шара для заданной пропускной способности или площади. Элементы этого вектора должны соотноситься с элементами вектора параметра Valve flow coefficient (Cv) vector, параметра Valve flow factor (Kv) vector или параметра Area vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, укажите для параметра Ball valve parameterization значение Tabulated data.

Единицы измерения	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
Значение по умолчанию	`[0 ,0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0].*(pi/2) rad`
Имя для программного использования	`phi_vector`
Вычисляемый	Да

# Критическое число Рейнольдса — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока

Details

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

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