Камера постоянного объёма (ВВ)
Емкость фиксированного объема с переменным числом портов влажного воздуха.
Тип: AcausalFoundation.MoistAir.Elements.ConstantVolumeChamber
|
Путь в библиотеке: |
.svg)
Описание
Блок Камера постоянного объёма (ВВ) моделирует накопление массы и энергии в сети влажного воздуха. В емкости находится постоянный объем влажного воздуха. Емкость может обмениваться массой и энергией с подключенной сетью влажного воздуха и обмениваться теплом с окружающей средой, позволяя внутреннему давлению и температуре изменяться с течением времени. Давление и температура изменяются в зависимости от сжимаемости и теплоемкости объема влажного воздуха. Вода конденсируется из объема влажного воздуха при достижении насыщения.
Сохранение массы
В уравнениях блока используются следующие обозначения:
-
— массовый расход.
-
— расход энергии.
-
— расход тепла.
-
— давление.
-
— плотность.
-
— универсальная газовая постоянная.
-
— объем влажного воздуха внутри камеры.
-
— удельная теплота при постоянном объеме.
-
— удельная энтальпия.
-
— удельная внутренняя энергия.
-
— массовая доля ( — удельная влажность, которая по-другому называется массовой долей водяного пара).
-
— молярная доля.
-
— относительная влажность.
-
— коэффициент влажности.
-
— температура.
-
— время.
Подстрочные индексы: * — свойства сухого воздуха, водяного пара и примесного газа соответственно. * — водяной пар при насыщении. * — соответствующий порт. * — свойства внутреннего объема влажного воздуха.
Тогда чистые расходы влажного воздуха в емкости составляют:
где:
-
— массовый расход конденсации.
-
— расход потери энергии конденсата.
-
— расход добавления энергии источниками влаги и примесного газа.
-
— массовые расходы воды и примесного газа через порт S соответственно.
Значения и определяются источниками влаги и примесного газа, подключенными к порту S камеры, или значениями соответствующих параметров.
Если порты не используется, то члены уравнения с подстрочным индексом, соответствующим названию порта, равны 0.
Уравнение сохранения массы водяного пара связывает массовый расход водяного пара с динамикой уровня влажности во внутреннем объеме влажного воздуха:
Аналогично, уравнение сохранения массы примесного газа связывает массовый расход примесного газа с динамикой уровня примесного газа во внутреннем объеме влажного воздуха:
Уравнение сохранения массы смеси связывает массовый расход смеси с динамикой изменения давления, температуры и массовых долей внутреннего объема влажного воздуха:
Наконец, уравнение сохранения энергии связывает расход энергии с динамикой изменения давления, температуры и массовых долей внутреннего объема влажного воздуха:
Уравнение состояния связывает плотность смеси с давлением и температурой:
Универсальная газовая постоянная смеси равна:
Сопротивление потоку и термическое сопротивление в камере не моделируются:
Когда объем влажного воздуха достигает насыщения, может произойти конденсация влаги. Удельная влажность при насыщении составляет
где:
-
— относительная влажность воздуха при насыщении (обычно ).
-
— давление насыщения водяного пара, оцененное при температуре .
Массовый расход конденсации составляет:
где — значение параметра Condensation time constant.
Конденсат вычитается из объема влажного воздуха, как показано в уравнениях сохранения. Энергия, связанная с конденсатом, равна:
где — удельная энтальпия парообразования, оцененная при температуре .
Другие параметры измерения влаги и примесного газа связаны между собой следующими зависимостями:
Допущения и ограничения
-
Стенки камеры абсолютно жесткие.
-
Между портами A, B, C, D и внутренней частью камеры отсутствует сопротивление потоку. Для моделирования сопротивления потоку на входах в камеру, используйте блоки Постоянный дроссель (ВВ) и Пневматическое сопротивление (ВВ).
-
Между портом H и внутренней частью камеры нет теплового сопротивления. Используйте блоки термической библиотеки для моделирования теплового сопротивления между смесью влажного воздуха и окружающей средой, включая любые тепловые эффекты стенки камеры.
Порты
Ненаправленные
A — вход в емкость
влажный воздух
Порт влажного воздуха, соответствующий входу в емкость.
B — вход в емкость
влажный воздух
Порт влажного воздуха, соответствующий второму входу в емкость.
Зависимости
Этот порт используется, если для параметра Number of ports установлено значение 2, 3 или 4.
C — вход в емкость
влажный воздух
Порт влажного воздуха, соответствующий третьему входу в емкость.
Зависимости
Этот порт используется, если для параметра Number of ports установлено значение 3 или 4.
D — вход в емкость
влажный воздух
Порт влажного воздуха, соответствующий четвертому входу в емкость.
Зависимости
Этот порт используется, если для параметра Number of ports установлено значение 4.
H — температура внутри емкости
тепло
Тепловой порт, связанный с температурой влажного воздуха внутри емкости.
S — добавление или удаление влаги и примесного газа
влажность и газовая примесь
Порт источника влажного воздуха. Подключите этот порт к порту S блока с конечным объемом влажного воздуха, чтобы добавлять или удалять влагу и примесный газ.
Зависимости
Этот порт используется, если для параметра Moisture and trace gas source установлено значение Controlled.
Выход
W — массовый расход конденсации, кг/с
скаляр
Выходной порт сигнала, измеряющий массовый расход конденсации в камере.
F — векторный сигнал, содержащий данные о давлении, температуре, влажности и уровне примесных газов
вектор
Выходной порт, который выдает векторный сигнал. Вектор содержит результаты измерений давления, температуры, уровня влажности и уровня примесного газа внутри компонента. Для распаковки этого векторного сигнала используйте блок Выбор показаний (ВВ).
Параметры
Chamber volume — объем влажного воздуха в емкости
0.001 м³ (по умолчанию)
Объем влажного воздуха в емкости. Емкость жесткая, поэтому ее объем остается постоянным во время моделирования. Предполагается, что камера всегда полностью заполнена влажным воздухом.
Number of ports — количество входных портов в емкости
1 (по умолчанию)| 2| 3| 4
Количество входных портов в камеру. Камера может иметь от одного до четырех портов, промаркированных от A до D. Когда вы изменяете значение параметра, соответствующие порты отображаются или скрываются в отображении блока.
Cross-sectional area at port A — площадь по нормали к пути потока на входе в емкость
0.01 м² (по умолчанию)
Площадь поперечного сечения входа в емкость на порту А в направлении, нормальном к пути потока влажного воздуха.
Cross-sectional area at port B — площадь по нормали к пути потока на входе в емкость
0.01 м² (по умолчанию)
Площадь поперечного сечения входа в емкость на порту B в направлении, нормальном к пути потока влажного воздуха.
Зависимости
Используется, если виден порт B, т.е. если для параметра Number of ports установлено значение 2, 3 или 4.
Cross-sectional area at port C — площадь по нормали к пути потока на входе в емкость
0.01 м² (по умолчанию)
Площадь поперечного сечения входа в емкость на порту C в направлении, нормальном к пути потока влажного воздуха.
Зависимости
Используется, если виден порт С, т.е. если для параметра Number of ports установлено значение 3 или 4.
Cross-sectional area at port D — площадь по нормали к пути потока на входе в емкость
0.01 м² (по умолчанию)
Площадь поперечного сечения входа в емкость на порту D в направлении, нормальном к пути потока влажного воздуха.
Зависимости
Используется, если виден порт D, т.е. если для параметра Number of ports установлено значение 4.
Влага и примесный газ
Relative humidity at saturation — относительная влажность, при превышении которой происходит конденсация влаги
1.0 (по умолчанию)
Относительная влажность, выше которой происходит конденсация.
Condensation time constant — постоянная времени конденсации
1e−3 с (по умолчанию)
Временной масштабный коэффициент, характеризующий период времени возвращения перенасыщенного объема влажного воздуха к уровню насыщения за счёт конденсации избыточной влаги.
Moisture and trace gas source — источник влаги и примесных газов
None (по умолчанию) | Constant | Controlled
Этот параметр управляет использованием порта S и предоставляет следующие возможности для моделирования уровней влаги и примесного газа внутри блока:
-
None— в блок не вводится и из него не извлекается влажность или примесный газ. Порт S скрыт. Это значение используется по умолчанию. -
Constant— влага и примесный газ подаются в блок или извлекаются из него с постоянным расходом. Те же параметры, что и в блоках Источник влажности (ВВ) и Источник газовых примесей (ВВ), становятся доступны в настройках блока. Порт S скрыт. -
Controlled— влага и примесный газ вводятся в блок или выводятся из него с изменяющимся во времени расходом. Порт S доступен. К этому порту подключаются блоки Источник влажности (ВВ) и Источник газовых примесей (ВВ).
Moisture added or removed — добавлять или удалять влагу в виде водяного пара или воды
Vapor (по умолчанию) | Liquid
Выберите, в каком виде источник добавляет или удаляет влагу: в виде водяного пара или воды:
-
Vapor— энтальпия добавленной или удаленной влаги соответствует энтальпии водяного пара, которая больше энтальпии воды. -
Liquid— энтальпия добавленной или удаленной влаги соответствует энтальпии воды, которая меньше энтальпии водяного пара.
Зависимости
Используется, если для параметра Moisture and trace gas source установлено значение Constant.
Rate of added moisture — постоянный массовый расход через источник
0.0 (по умолчанию)
Массовый расход влаги через источник.
Положительное значение добавляет влагу в камеру. Отрицательное значение удаляет влагу из камеры.
Зависимости
Используется, если для параметра Moisture and trace gas source установлено значение Constant.
Added moisture temperature specification — метод задания температуры влаги
Atmospheric temperature (по умолчанию) | Specified temperature
Выбор метода задания температуры влаги:
-
Atmospheric temperature— используется атмосферная температура. -
Specified temperature— значение задается с помощью параметра Temperature of added moisture.
Зависимости
Используется, если для параметра Moisture and trace gas source установлено значение Constant.
Temperature of added moisture — температура влаги
293.15 К (по умолчанию)
Температура влаги. Эта температура остается постоянной во время моделирования. Блок использует это значение только для оценки удельной энтальпии добавленной влаги. Удельная энтальпия удаленной влаги определяется на основе температуры камеры.
Зависимости
Используется, если для параметра Moisture and trace gas source установлено значение Constant и для параметра Added moisture temperature specification установлено значение Specified temperature.
Rate of added trace gas — постоянный массовый расход через источник
0.0 (по умолчанию)
Массовый расход примесного газа через источник.
Положительное значение добавляет примесный газ в подключенную сеть влажного воздуха. Отрицательное значение удаляет примесный газ из этой сети.
Зависимости
Используется, если для параметра Moisture and trace gas source установлено значение Constant.
Added trace gas temperature specification — метод задания температуры примесного газа
Atmospheric temperature (по умолчанию) | Specified temperature
Выбор метода задания температуры примесного газа:
-
Atmospheric temperature— используется атмосферная температура. -
Specified temperature— значение задается с помощью параметра Temperature of added trace gas.
Зависимости
Используется, если для параметра Moisture and trace gas source установлено значение Constant.
Temperature of added trace gas — температура примесного газа
293.15 К (по умолчанию)
Температура примесного газа. Эта температура остается постоянной во время моделирования. Блок использует это значение только для оценки удельной энтальпии добавленного примесного газа. Удельная энтальпия удаленного примесного газа определяется на основе температуры камеры.
Зависимости
Используется, если для параметра Moisture and trace gas source установлено значение Constant и для параметра Added trace gas temperature specification установлено значение Specified temperature.