Предохранительный клапан (ТЖ)

Страница в процессе разработки.

Предохранительный клапан в сети теплопроводной жидкости.

Тип: EngeeFluids.ThermalLiquid.Valves.PressureControl.Relief

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Thermal Liquid/Valves & Orifices/Pressure Control Valves/Pressure Relief Valve (TL)

Описание

Блок Предохранительный клапан (ТЖ) представляет собой предохранительный клапан сброса давления в сети теплопроводной 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. Управляющее давление, превышающее заданное, заставляет клапан постепенно открываться, что позволяет сбросить избыточное давление в сети жидкости.

Регулирование давления

Если для параметра Параметризация открытого клапана установлено значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление, то нормализованное давление определяет площадь открытия. Нормализованное давление определяется как:

где

— управляющее давление. Если для параметра Параметризация управления давлением установлено значение Разность давлений, то управляющее давление равно . Если для параметра Параметризация управления давлением установлено значение Давление в порту A, то управляющее давление — разница между давлением в порту A и атмосферным давлением;
— установочное давление. Если для параметра Параметризация управления давлением установлено значение Разность давлений, то — значение параметра Set pressure differential. Если для параметра Параметризация управления давлением установлено значение Давление в порту A, то — значение параметра Давление начала открытия (избыточное);
— максимум диапазона регулирования давления, определяемый как , 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 составляет

где

— коэффициент расхода, значение параметра Коэффициент расхода;
— площадь мгновенного открытия клапана;
— значение параметра Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B;
— средняя плотность жидкости;
— перепад давления.

Критический перепад давления — это перепад давления, определяемый из значения критического числа Рейнольдса , задаваемого параметром Критическое число Рейнольдса, точкой перехода режима между ламинарным и турбулентным течением. Блок рассчитывает критический перепад давления как:

где — динамическая вязкость теплопроводной жидкости.

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 Восстановление давления. В этом случае потеря давления .

Если для параметра Параметризация открытого клапана установлено значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление, то площадь открытия составляет:

где

— значение параметра Площадь утечки;
— значение параметра Максимальное проходное сечение потока для открытого клапана.

На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия клапана с помощью линейной параметризации.

pressure compensator valve il 2

Когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении в линейной параметризации, можно поддерживать численную устойчивость в моделировании, регулируя параметр Коэффициент сглаживания. Если параметр Коэффициент сглаживания не равен нулю, обеспечивается плавное изменение управляющего давления между и .

Если для параметра Параметризация открытого клапана установлено значение Табличная - площадь проходного сечения потока и давление, то блок вычисляет площадь открытия как

где

;
— значение параметра Pressure differential vector или Opening pressure (gauge) vector, в зависимости от значения параметра Параметризация управления давлением;
— изменение внутреннего давления, при котором клапан начинает закрываться, когда ;
— значение параметра Opening area vector.

На этом рисунке показано, как блок управляет площадью открытия клапана с помощью табличной параметризации.

pressure compensator valve il 4

Параметризация: объемный расход в зависимости от давления

Если для параметра Параметризация открытого клапана установлено значение Табличная - объемный расход и давление, 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

— объемный расход;
— средняя плотность жидкости.

Блок вычисляет зависимость между массовым расходом и давлением, используя соотношение:

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

# A — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует входу клапана.

Имя для программного использования

inlet

# B — порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость

Details

Порт теплопроводной жидкости, соответствует выходу клапана.

Имя для программного использования

outlet

Параметры

# Параметризация открытого клапана — метод расчета открытия 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. Открытие клапана параметризуется либо линейно, либо с помощью таблицы значений, которые соотносят площадь с перепадом давления.

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

# Параметризация управления давлением — перепад давления, используемый для управления клапаном
Разность давлений | Давление в порту A

Details

Метод задания управляющего давления клапана. Если для этого параметра установлено значение Давление в порту A, то блок использует только давление на порту A, чтобы определить, превышает ли давление потока значение параметра Давление начала открытия (избыточное). Если для этого параметра установлено значение Разность давлений, то блок использует значение параметра Set pressure differential для определения того, выходит ли перепад давления от порта A к порту B за пределы диапазона.

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.

Значения	`Pressure differential` \| `Pressure at port A`
Значение по умолчанию	`Pressure at port A`
Имя для программного использования	`opening_pressure_type`
Вычисляемый	Да

# Давление начала открытия (избыточное) — избыточное давление, при котором срабатывает механизм открытия
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Давление, при котором срабатывает механизм открытия. Площадь открытия остается переменной во всем диапазоне регулирования давления клапана.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Линейная - площадь проходного сечения потока и давление, а для параметра Параметризация управления давлением значение Давление в порту A или 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	`0.1 MPa`
Имя для программного использования	`p_set_gauge`
Вычисляемый	Да

# Диапазон давления — диапазон рабочего давления клапана
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

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 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	`0.15 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 проходного сечения клапана в полностью открытом положении.

Зависимости

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.0001 m^2`
Имя для программного использования	`max_valve_area`
Вычисляемый	Да

# 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

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

# Площадь поперечного сечения отверстий портов A и B — площадь на входе или выходе из клапана
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^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

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`port_area`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент расхода — коэффициент расхода

Details

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

Зависимости

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

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

Details

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Зависимости

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

# Коэффициент сглаживания — числовой коэффициент сглаживания

Details

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

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`smoothing_factor`
Вычисляемый	Да

# Восстановление давления — учет повышения давления при расширении области

Details

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

Зависимости

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`pressure_recovery`
Вычисляемый	Да

# Динамика открытия — учет динамики открытия клапана

Details

Определяет, нужно ли учитывать переходные эффекты в системе жидкости, вызванные открытием клапана. Установка флажка Динамика открытия вводит запаздывание первого порядка к управляющему давлению клапана. Параметр Opening time constant определяет динамику открытия.

Зависимости

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`opening_dynamics`
Вычисляемый	Да

# Разность давлений для начала открытия клапана — минимальный перепад давления
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Минимальный перепад давления между портами A и B, необходимый для открытия клапана. При перепаде давления, превышающем это значение, клапан постепенно открывается, пока не достигнет полностью открытого состояния.

Зависимости

Единицы измерения	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
Значение по умолчанию	`0.0 MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_set`
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

# Разница давлений для начала открытия — значения перепада давления для табличной параметризации
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

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.

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:

установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Табличная - площадь проходного сечения потока и давление, а для параметра Параметризация управления давлением значение Разность давлений.
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	`[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 клапана для табличной параметризации
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

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 Параметризация открытого клапана значение Табличная - площадь проходного сечения потока и давление.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`[1.0e-10, 2.0e-6, 4.0e-6, 6.0e-6, 8.0e-6, 1.0e-5] m^2`
Имя для программного использования	`valve_area_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор избыточного давления на впуске при открытом клапане — значения избыточного давления для табличной параметризации
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

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.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Табличная - площадь проходного сечения потока и давление, а для параметра Параметризация управления давлением значение Давление в порту A.

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	`p_gauge_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор объемного расхода — вектор значений объемного расхода для табличной параметризации
m^3/s | m^3/h | cm^3/s | mm^3/s | ft^3/s | lpm | l/s | gpm | gal/s | gal/h

Details

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, установите для параметра Параметризация открытого клапана значение Табличная - объемный расход и давление.

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	`[1.0e-9, 3.6e-5, 8.9e-5, 0.00015, 0.00023, 0.00031] m^3/s`
Имя для программного использования	`Vdot_vector`
Вычисляемый	Да