/Physical Modeling/Fluids/Thermal Liquid/Valves & Orifices/Pressure Control Valves/Pressure Reducing Valve (TL)
Описание
Блок Pressure Reducing Valve (TL) представляет собой редукционный клапан в сети теплопроводной жидкости. Клапан остается открытым, когда давление в порту B меньше заданного. Когда давление в порту B достигает или превышает заданное значение, клапан закрывается. Блок управляется разностью между установочным давлением и давлением в порту B. Блок содержит часть обратного клапана, которая функционирует идентично блоку Обратный клапан (ТЖ) при обратном движении потока.
Регулирование давления
Блок Pressure Reducing Valve (TL) регулирует давление между установочным давлением и максимальным давлением.
Нормализованное давление контролирует площадь проходного сечения клапана, когда для параметра Параметризация открытого клапана установлено значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление. Нормализованное давление представляет собой:
где
— управляющее давление, равное , где — атмосферное давление;
— установочное давление, равное , где — значение параметра Давление начала закрытия (избыточное);
— максимальное давление, равное , где — значение параметра Диапазон давления.
Параметризация: площадь в зависимости от давления
Если для параметра Параметризация открытого клапана установлено значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление или Табличная - площадь проходного сечения потока и давление, то массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:
где
— коэффициент расхода, значение параметра Коэффициент расхода;
— мгновенная площадь открытия клапана;
— значение параметра Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B;
— средняя плотность жидкости;
— разница давлений в клапане .
Критический перепад давления, — перепад давления, связанный со значением критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Критическое число Рейнольдса, которое является точкой перехода режима между ламинарным и турбулентным режимами течения. Блок рассчитывает критический перепад давления как:
где — динамическая вязкость теплопроводной жидкости.
Потеря давления учитывает 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 Восстановление давления. В этом случае потеря давления .
Если для параметра Параметризация открытого клапана установлено значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление, то площадь проходного сечения клапана составляет:
где
— значение параметра Площадь утечки;
— значение параметра Максимальное проходное сечение потока для открытого клапана.
На рисунке показаны характеристики открытия клапана при использовании линейной параметризации площади.
Когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении при линейной параметризации, можно поддерживать численную устойчивость в моделировании, регулируя параметр Коэффициент сглаживания. Если параметр Коэффициент сглаживания ненулевой, обеспечивается плавное изменение управляющего давления и .
Если для параметра Параметризация открытого клапана установлено значение Табличная - площадь проходного сечения потока и давление, то блок вычисляет площадь открытия как:
где
— управляющее давление;
;
— значение параметра Pressure at port B (gauge) vector;
— смещение внутреннего давления, при котором клапан начинает закрываться, когда ;
— значение параметра Opening area vector.
Значения и — первый и последний элементы параметра Opening area vector соответственно.
На рисунке показаны характеристики открытия клапана при использовании табличной параметризации.
Параметризация: объемный расход в зависимости от давления
Если для параметра Параметризация открытого клапана установлено значение Табличная - объемный расход и давление, то открытие клапана определяется в соответствии с предоставленными пользователем табличными данными объемного расхода и перепада давления между портами A и B. Массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:
где
— объемный расход;
— средняя плотность жидкости;
Блок вычисляет зависимость между массовым расходом и давлением, используя:
где .
Динамика открытия
Если установлен флажок Динамика открытия, 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 Динамика открытия 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 входу клапана B.
Имя для программного использования
outlet
# A
—
порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость
Details
Порт теплопроводной жидкости, соответствует входу клапана A.
Имя для программного использования
inlet
Параметры
Параметры
#Параметризация открытого клапана —
метод расчета открытия или закрытия клапана
Линейная - площадь проходного сечения потока и давление | Табличная - площадь проходного сечения потока и давление | Табличная - объемный расход и давление
Details
Метод моделирования открытия клапана. Варианты для выбора:
Линейная - площадь проходного сечения потока и давление или Табличная - площадь проходного сечения потока и давление — площадь открытия клапана в зависимости от управляющего давления.
Табличная - объемный расход и давление — используется эталонная кривая расхода и перепада давления редукционного клапана.
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
#Давление начала закрытия (избыточное) —
избыточное давление, при превышении которого срабатывает клапан
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Details
Избыточное давление, при превышении которого срабатывает клапан. Когда давление в порту B достигает этого значения, клапан начинает закрываться. Этот параметр смещает опорную кривую таким образом, чтобы редукционный клапан начинал закрываться, когда давление в порту B равно заданному давлению.
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
#Диапазон давления —
диапазон регулирования давления
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Details
Рабочий диапазон давлений клапана. Диапазон регулирования давления определяет разницу между параметром Давление начала закрытия (избыточное) и максимальным рабочим давлением клапана.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление.
Единицы измерения
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Значение по умолчанию
0.01 MPa
Имя для программного использования
p_regulation_range
Вычисляемый
Да
#Максимальное проходное сечение потока для открытого клапана —
площадь полностью открытого клапана
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2
Details
Площадь поперечного сечения отверстия клапана в полностью открытом положении.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление.
#Площадь утечки —
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 Параметризация открытого клапана значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление.
Поправочный коэффициент, учитывающий потери на разряжение в теоретических потоках.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление или Табличная - площадь проходного сечения потока и давление.
Значение по умолчанию
0.64
Имя для программного использования
C_d
Вычисляемый
Да
#Критическое число Рейнольдса —
верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока
Details
Критическое значение числа Рейнольдса, которое соответствует верхней границе ламинарного режима течения через клапан.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление или Табличная - площадь проходного сечения потока и давление.
Коэффициент непрерывного сглаживания, который задает степень изменения реакции потока, когда клапан находится 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 Параметризация открытого клапана значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление.
Значение по умолчанию
0.01
Имя для программного использования
smoothing_factor
Вычисляемый
Да
#Восстановление давления —
учитывать ли повышение давления при расширении площади
Details
Учитывать ли повышение давления при перетекании жидкости из области с меньшей площадью поперечного сечения в область с большей площадью поперечного сечения.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление или Табличная - площадь проходного сечения потока и давление.
Значение по умолчанию
false (выключено)
Имя для программного использования
pressure_recovery
Вычисляемый
Да
#Динамика открытия —
учитывать ли реакцию потока на открытие клапана
Details
Учитывать ли переходные эффекты в системе жидкости, вызванные открытием клапана. Установка флажка Динамика открытия аппроксимирует условия открытия путем введения запаздывания первого порядка в реакцию потока. Моделируемой динамикой открытия управляет параметр Opening time constant.
Значение по умолчанию
false (выключено)
Имя для программного использования
opening_dynamics
Вычисляемый
Да
#Постоянная времени открытия —
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 Динамика открытия.
Единицы измерения
d | s | hr | ms | ns | us | min
Значение по умолчанию
0.1 s
Имя для программного использования
tau
Вычисляемый
Да
#Вектор избыточного давления в порту B —
вектор значений избыточного давления для табличной параметризации площади
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Details
Вектор значений избыточного давления для табличной параметризации площади открытия клапана. Элементы вектора должны соответствовать элементам вектора параметра Opening area vector. Элементы должны быть положительными и располагаться в порядке возрастания. Блок использует линейную интерполяцию между точками данных.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Табличная - площадь проходного сечения потока и давление.
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
#Вектор площади проходного сечения потока —
вектор значений площади открытия для табличной параметризации
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2
Details
Вектор площади открытия клапана для табличной параметризации площади открытия клапана. Элементы вектора должны должны соответствовать элементам вектора параметра Pressure at Port B (gauge) vector. Элементы должны быть положительными и располагаться в порядке возрастания. Блок использует линейную интерполяцию между точками данных.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана установите значение Табличная - площадь проходного сечения потока и давление.
#Опорное избыточное давление в порту A —
эталонное давление на порту A Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Details
Постоянное давление в порту A, на основе которого строится эталонная кривая. Это значение обычно соответствует максимальному рабочему давлению клапана. Во время симуляции давление в порту A может быть любым.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Табличная - объемный расход и давление.
Единицы измерения
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Значение по умолчанию
1.5 MPa
Имя для программного использования
p_inlet_gauge_reference
Вычисляемый
Да
#Вектор опорного избыточного давления в порту B —
эталонное давление на порту B Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Details
Вектор монотонно уменьшающихся значений давления в порту B на эталонной кривой при изменении площади открытия клапана. Первый элемент — это эталонное максимальное давление, при котором клапан полностью закрывается. Последний элемент – эталонное управляющее давление.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Табличная - объемный расход и давление.
Единицы измерения
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
Вектор монотонно возрастающих эталонных значений расхода через клапан. Блок использует эту кривую для вычисления коэффициента расхода для изменяющейся площади клапана.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Табличная - объемный расход и давление.