Check Valve (IL)

Обратный клапан в сети изотермической жидкости.

check valve il

Описание

Блок Check Valve (IL) представляет собой обратный клапан со свободным потоком от порта A к порту B и ограниченным потоком от порта B к порту A. Когда избыточное давление в порту A или перепад давления достигают или превышают установленный порог давления, клапан начинает открываться.

Параметризация открытия

Если для параметра Opening parameterization установлено значение Linear - Area vs. pressure, то площадь открытия клапана линейно зависит от перепада давления открытия.

Давление открытия

Для управления клапаном существует два варианта:

Если для параметра Opening pressure specification установлено значение Pressure differential, то управляющим давлением является перепад давления между портами A и B. Клапан начинает открываться, когда достигает или превышает значение Cracking pressure differential.
Если для параметра Opening pressure specification установлено значение Pressure at port A, то управляющим давлением является разница давлений между портом A и атмосферным давлением. Клапан начинает открываться, когда достигает или превышает значение Cracking pressure (gauge).

Площадь открытия и давление

Линейная параметризация проходного сечения клапана имеет вид

где нормализованное давление представляет собой

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 - Volumetric flow rate vs. pressure, то — это линейно интерполированное значение параметра Opening area vector по параметру Pressure differential vector и вычисленному значению перепада давления.

Уравнение массового расхода

Уравнение сохранения массы:

Массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:

где

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

Критический перепад давления, — перепад давления, определяемый из значения критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Critical Reynolds number, которое является точкой перехода режима между ламинарным и турбулентным течением:

Потеря давления позволяет учесть 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 .

Табличная параметризация объемного расхода

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 составляет

где

— средняя плотность жидкости;
— перепад давления в 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 — 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.

Динамика открытия

При линейной параметризацией возможно моделировать динамику открытия и закрытия клапана. Если она моделируется к значению управляющего давления вводится запаздывание. Тогда вместо используется динамическое управляющее давление , в противном случае — это давление 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.

Параметры

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 расчета открытия клапана. Варианты для выбора:

Linear - Area vs. pressure — площадь открытия клапана линейно зависит от перепада давления.
Tabulated data - Area vs. pressure — массовый расход через клапан рассчитывается с помощью таблицы значений площади в зависимости от перепада давления.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure — массовый расход через клапан рассчитывается с помощью таблицы значений объемного расхода в зависимости от перепада давления.

Opening pressure specification — перепад давления, используемый за управляющий
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, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - Area vs. pressure.

Cracking pressure differential — давление срабатывания
0.01 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Cracking pressure (gauge) — давление срабатывания
0.1 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Maximum opening pressure differential — перепад давления при открытом клапане
0.1 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

Перепад давления при полностью открытом клапане.

Зависимости

Maximum opening pressure (gauge) — избыточное давление при открытом клапане
0.2 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр

Избыточное давление при полностью октрытом клапане.

Зависимости

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

Площадь проходного сечения отверстия клапана в полностью открытом положении.

Зависимости

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

Pressure differential vector — значения перепада давления для табличной параметризации
[0.01:0.01:0.1…] 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, установите для параметра Opening parameterization значение Tabulated data - Area vs. pressure или Tabulated data - Volumetric flow rate vs. pressure.

Opening area vector — вектор значений площади открытия клапана для табличной параметризации

[1e−10, 1e−05, 2e−05, 3e−05, 4e−05, 5e−05, 6e−05, 7.5e−05, 8.5e−05, 0.0001] 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, установите для параметра Opening parameterization 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 для параметра Opening parameterization 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

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

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

Коэффициент непрерывного сглаживания, который обеспечивает плавность открытия за счет поправки в 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, установите для параметра Opening parameterization значение Linear - 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

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

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.

Volumetric flow rate vector — вектор значений объемного расхода для табличной параметризации
[.000358, .045, .11, .191, .284, .39, .505, .63, .764, .905] 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 должны быть указаны в порядке возрастания.

Зависимости

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