Документация Engee

Pressure Relief Valve (IL)

Предохранительный клапан в сети изотермической жидкости.

pressure relief valve il

Описание

Блок Pressure Relief Valve (IL) представляет собой предохранительный клапан сброса давления в сети изотермической 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. Для управления давлением на основе другого элемента жидкостной системы см. блок Pressure Compensator Valve (IL).

Регулирование давления

Для линейной параметризации нормализованное давление , которое определяет площадь открытия клапана, зависит от значения параметра Controlled set pressure.

Если флажок Controlled set pressure не установлен, а для параметра Opening parameterization установлено значение Linear - Area vs. pressure, то нормализованное давление определяется как

где

  • — управляющее давление. Если для параметра Opening pressure specification установлено значение Pressure differential, то управляющее давление равно . Если для параметра Opening pressure specification установлено значение Pressure at port A, то управляющее давление — разница между давлением в порту A и атмосферным давлением;

  • — установочное давление. Если для параметра Opening pressure specification установлено значение Pressure differential, то — значение параметра Set pressure differential. Если для параметра Opening pressure 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.

Если флажок Controlled set pressure установлен, то нормализованное давление определяется как

где

  • — значение сигнала в порту Ps;

  • , где — значение параметра Pressure regulation range;

  • — перепад давления между портами A и B, .

Параметризация открытия

Массовый расход зависит от значений параметров Controlled set pressure и Opening parameterization.

Параметризация: площадь в зависимости от давления

Если флажок Controlled set pressure установлен, или не установлен и 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:

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 флажок Controlled set pressure установлен, или не установлен и для параметра Opening parameterization установлено значение Linear - Area vs. pressure, то площадь открытия составляет

где

  • — значение параметра Leakage area;

  • — значение параметра Maximum opening area.

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 флажок Controlled set pressure не установлен, а для параметра Opening parameterization установлено значение Tabulated data - Area vs. pressure, то значение интерполируется из параметра Opening area vector относительно параметра Pressure differential vector или Opening pressure (gauge) vector, в зависимости от значения параметра Pressure control specification. Блок также использует сглаженное, нормализованное давление, если коэффициент сглаживания ненулевой, с линейной интерполяцией и экстраполяцией по ближайшей точке.

Параметризация: объемный расход в зависимости от давления

Если флажок Controlled set pressure не установлен, а 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

  • — средняя плотность жидкости;

  • — перепад давления на клапане;

  • , где

    • — коэффициент расхода;

    • — критическое число Рейнольдса;

    • — кинематическая вязкость.

В этой параметризации и имеют фиксированные значения 0.64 и 150 соответственно.

При значении перепада давления в пределах табличных данных:

где

  • — значение параметра Pressure differential vector;

  • , где — это значение параметра Volumetric flow rate vector.

Если в ходе моделирования значение перепада давления становится меньше первого элемента параметра Pressure differential vector :

где первый элемент параметра Volumetric flow rate vector.

Если в ходе моделирования значение перепада давления становится больше последнего элемента параметра Pressure differential vector :

где последний элемент параметра Volumetric flow rate vector.

Сохранение массы

Уравнение сохранения массы:

где — массовый расход, поступающий в клапан через порт, обозначенный подстрочным индексом A или B.

Динамика открытия

Если установлен флажок Opening dynamics, вводится запаздывание в реакцию потока на открытие клапана, и величина становится динамической площадью открытия , в противном случае, — это площадь открытия в установившемся режиме. Производная динамического управляющего давления рассчитывается на основе постоянной времени Opening time constant :

По умолчанию флажок Opening dynamics снят.

Порты

Ненаправленные

A — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Порт изотермической жидкости, соответствует входу клапана.

B — порт изотермической жидкости
изотермическая жидкость

Порт изотермической жидкости, соответствует выходу клапана.

Вход

Ps — сигнал установочного давления
скаляр

Порт задания давления для управляемой работы клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Controlled set pressure.

Параметры

Controlled set pressure — включить порт для задания установочного давления
выключено (по умолчанию) | включено

Если флажок снят, то клапан открывается линейно в фиксированном диапазоне регулирования давления или в соответствии с предоставленными табличными данными перепада давления и площади открытия.

Если флажок установлен, то клапан открывается в соответствии с сигналом установочного давления на порту Ps в фиксированном диапазоне регулирования давления.

Opening parameterization — метод расчета открытия клапана
Linear - Area vs. pressure (по умолчанию) | Tabulated data - Area vs. pressure | Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Controlled set pressure.

Opening pressure specification — перепад давления, используемый для управления клапаном
Pressure differential (по умолчанию) | Pressure at port A

Определяет управляющее давление. Значение Pressure differential определяет управляющее давление как разность давлений между портами A и B. Значение Pressure at port A определяет управляющее давление как разность давления на порту A и атмосферного давления.

Зависимости

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

Set pressure (gauge) — установочное давление
0.1 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

Избыточное давление, при превышении которого срабатывает клапан. Это давление задается, когда управляющим давлением является перепад давления между портами A и атмосферным давлением.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Controlled set pressure, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - Area vs. pressure, а для параметра Opening pressure specification значение Pressure at port A.

Set pressure differential — установочное давление
0.01 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

Перепад давления, при превышении которого срабатывает клапан. Это давление задается, когда управляющим давлением является перепад давления между портами A и B.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Controlled set pressure, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - Area vs. pressure, а для параметра Opening pressure specification значение Pressure differential.

Pressure regulation range — диапазон рабочего давления клапана
0.1 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

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 флажок Controlled set pressure.

  • Снимите флажок Controlled set pressure, а для параметра Opening parameterization установите значение Linear - Area vs. pressure.

Maximum opening area — площадь полностью открытого клапана
1e−4 м² (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь проходного сечения клапана в полностью открытом положении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр:

  • Установите флажок Controlled set pressure.

  • Снимите флажок Controlled set pressure, а для параметра Opening parameterization установите значение Linear - Area vs. pressure.

Leakage area — площадь зазора клапана в полностью закрытом положении
1e−10 м² (по умолчанию) | положительный скаляр

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 флажок Controlled set pressure.

  • Снимите флажок Controlled set pressure, а для параметра Opening parameterization установите значение Linear - Area vs. pressure.

Opening pressure (gauge) vector — значения избыточного давления для табличной параметризации
[0.2:0.2:1.2…​] МПа (по умолчанию) | вектор

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.

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, снимите флажок Controlled set pressure, установите для параметра Opening parameterization значение Tabulated data - Area vs. pressure, а для параметра Opening pressure specification значение Pressure at port A.

Pressure differential vector — значения перепада давления для табличной параметризации
[0.2:0.2:1.2…​] МПа (по умолчанию) | вектор

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.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр:

  • Снимите флажок Controlled set pressure, установите для параметра Opening parameterization значение Tabulated data - Area vs. pressure, а для параметра Opening pressure specification значение Pressure differential.

  • Снимите флажок Controlled set pressure, для параметра Opening parameterization установите значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure.

Volumetric flow rate vector — вектор значений объемного расхода для табличной параметризации
[1.0e−9, 3.6e−5, 8.9e−5, 1.5e−4, 2.3e−4, 3.1e−4] м3/c (по умолчанию) | вектор

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, снимите флажок Controlled set pressure, а для параметра Opening parameterization установите значение Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure.

Opening area vector — вектор значений площади открытия клапана для табличной параметризации
[1.0e−10, 0.2e−5, 0.4e−5, 0.6e−5, 0.8e−5, 1.0e−5] м² (по умолчанию) | вектор

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, снимите флажок Controlled set pressure, а для параметра Opening parameterization установите значение Tabulated data - Area vs. pressure.

Cross-sectional area at ports A and B — площадь на входе или выходе из клапана
Inf (по умолчанию) | положительный скаляр

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:

  • Установите флажок Controlled set pressure.

  • Снимите флажок Controlled set pressure, а для параметра Opening parameterization установите значение Linear - Area vs. pressure или Tabulated data - Area vs. pressure.

Discharge coefficient — коэффициент расхода
0.64 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр:

  • Установите флажок Controlled set pressure.

  • Снимите флажок Controlled set pressure, а для параметра Opening parameterization установите значение Linear - Area vs. pressure или Tabulated data - Area vs. pressure.

Critical Reynolds number — верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
150 (по умолчанию) | положительный скаляр

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр:

  • Установите флажок Controlled set pressure.

  • Снимите флажок Controlled set pressure, а для параметра Opening parameterization установите значение Linear - Area vs. pressure или Tabulated data - Area vs. pressure.

Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания
0.01 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

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

Pressure recovery — учет повышения давления при расширении области
выключено (по умолчанию) | включено

Определяет, будет ли учитываться повышение давления при перетекании жидкости из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения.

Зависимости

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

Opening dynamics — учет динамики открытия клапана
выключено (по умолчанию) | включено

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

Чтобы использовать этот параметр:

  • Установите флажок Controlled set pressure.

  • Снимите флажок Controlled set pressure, а для параметра Opening parameterization установите значение Linear - Area vs. pressure или Tabulated data - Area vs. pressure.

Opening time constant — постоянная времени открытия клапана
0.1 с (по умолчанию) | включено

Константа, определяющая время, необходимое жидкости для достижения устойчивого состояния при открытии или закрытии клапана. Этот параметр определяет динамику открытия.

Зависимости

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