Блок Резервуар (Г-ТЖ) моделирует накопление массы и энергии в камере с разделенными объемами газа и теплопроводной жидкости. Общий объем жидкости и газа фиксирован, но отдельные объемы газа и теплопроводной жидкости могут варьироваться. Два газовых порта обеспечивают поток газа, а переменное количество портов для теплопроводной жидкости, от одного до шести, обеспечивает поток теплопроводной жидкости. Порты для теплопроводной жидкости могут находиться на разной высоте.
Цистерна находится под давлением, но давление не фиксировано. Оно меняется во время симуляции в зависимости от давления газа. Давление повышается, когда давление газа повышается, и понижается, когда давление газа понижается. Предполагается, что объем теплопроводной жидкости находится в равновесии с объемом газа, и его давление такое же, как у газа.
Объемы газа и теплопроводной жидкости могут обмениваться энергией с другими компонентами жидкости и газа и с окружающей средой, но не друг с другом. Объемы газа и теплопроводной жидкости ведут себя так, как если бы они были изолированы друг от друга изолирующей мембраной. Обмен энергией с другими компонентами происходит через порты для газа или теплопроводной жидкости, а обмен с окружающей средой происходит, строго в форме тепла, через тепловые порты.
Используйте этот блок для моделирования таких компонентов, как дренажные баки, в которых вода, сконденсировавшаяся из системы сжатого газа, задерживается на дне под действием силы тяжести и выводится через дренажное отверстие. Однако обратите внимание, что блок не учитывает эффект смены фазового состояния, а значит, этот блок не может учесть эффекты конденсации.
Порты теплопроводной жидкости
Вы можете указать количество портов теплопроводной жидкости с помощью параметра Число портов:
Значение параметра Число портов
Порты теплопроводной жидкости
1
порт A2
2
порты A2 и B2
3
порты A2, B2 и С2
4
порты A2, B2, С2 и D2
5
порты A2, B2, С2, D2 и E2
6
порты A2, B2, С2, D2, E2 и F2
Объемы теплопроводной жидкости и газа
Общий объем цистерны — это сумма объемов газа и теплопроводной жидкости, которые в нем содержатся:
где — объем, а индексами , и обозначены общий объем цистерны, объем теплопроводной жидкости и объем газа.
Поскольку общий объем фиксирован, скорость изменения объема газа во времени должна быть обратной скорости изменения объема теплопроводной жидкости:
В блоке скорость изменения объема теплопроводной жидкости вычисляются путем дифференцирования выражения:
где
— масса;
— плотность.
Дифференцирование дает массовый расход в объеме теплопроводной жидкости:
Скорость изменения плотности теплопроводной жидкости во времени составляет:
где
— термический модуль упругости;
— коэффициент изобарного теплового расширения;
— давление жидкости;
— температура жидкости.
Перестановка членов дает скорость изменения объема теплопроводной жидкости и, соответственно, объема газа:
Сохранение массы
Скорость накопления массы в объеме теплопроводной жидкости или газа равна чистому массовому расходу в этом объеме.
В объеме теплопроводной жидкости:
где
— скорость накопления массы в объеме теплопроводной жидкости;
— индивидуальные массовые расходы в этот объем через порты для теплопроводной жидкости A2, B2, C2, D2, E2 или F2.
Скорость накопления массы содержит вклад от давления, температуры и изменения объема,
где давление в объеме теплопроводной жидкости по определению равно давлению в объеме газа, поэтому уравнение записывается через давление.
В объеме газа:
где
— скорость накопления массы в объеме газа;
— индивидуальные массовые расходы в этот объем через порты для газа A1 и B1.
Как и в случае с объемом теплопроводной жидкости, скорость накопления массы содержит вклады от давления, температуры и изменения объема:
Заменим выражением, полученным ранее для этой переменной, и объединим эти два выражения для :
Перестановка членов дает окончательное выражение для сохранения массы в объеме газа:
где заменено суммированием массовых расходов в объеме теплопроводной жидкости.
Сохранение энергии
Скорость накопления энергии в объеме теплопроводной жидкости и газа представляет собой сумму потоков энергии через входы для жидкости, потоков тепла через соответствующий тепловой порт и потоков энергии, обусловленных изменением объема. Для объема газа:
где
— полная энергия;
— энтальпия газа;
— поток тепловой энергии, поступающей в цистерну через порт H1;
— поток тепловой энергии, поступающей в цистерну через порт H2;
производная по давлению:
производная по температуре:
где — изобарная удельная теплоемкость теплопроводной жидкости внутри резервуара.
Сохранение импульса
В блоке гидродинамическое сопротивление как для газа, так и для изотермической жидкости не учитывается, независимо от ее природы, сопротивления трения, или любой другой природы. Также в блоке не учитывается гидростатическое давление газа. Давления на входе газа равны друг другу и внутреннему давлению газа:
Давление теплопроводной жидкости на порту зависит от глубины его расположения относительно уровня теплопроводной жидкости. Внутреннее давление объема теплопроводной жидкости равно давлению объема газа, = . В блоке динамическое давление на портах теплопроводной жидкости, , учитывается в уравнении:
где
— высота уровня теплопроводной относительно дна цистерны;
— высота расположения входного порта теплопроводной жидкости относительно дна цистерны;
— ускорение свободного падения.
Из члена определяется высота столба теплопроводной жидкости над портом. Динамическое давление на каждом порту теплопроводной жидкости зависит от направления потока на этом порту:
где — скорость потока.
Допущения и ограничения
Импульс жидкости теряется на входе в цистерну из-за внезапного расширения в объеме цистерны.
Ненаправленный порт для газа, связанный с отверстием, через которое газ поступает в цистерну или выходит из нее.
Имя для программного использования
gas_port_b1
# A2
—
порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость
Details
Ненаправленный порт для теплопроводной жидкости, связанный с отверстием, через которое теплопроводная жидкость поступает в цистерну или выходит из нее.
Имя для программного использования
thermal_liquid_port_a
# B2
—
порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость
Details
Ненаправленный порт для теплопроводной жидкости, связанный с дополнительным отверстием, через которое теплопроводная жидкость поступает в цистерну или выходит из нее.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Число портов значение 2, 3, 4, 5 или 6.
Имя для программного использования
thermal_liquid_port_b
# C2
—
порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость
Details
Ненаправленный порт для теплопроводной жидкости, связанный с дополнительным отверстием, через которое теплопроводная жидкость поступает в цистерну или выходит из нее.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Число портов значение 3, 4, 5 или 6.
Имя для программного использования
thermal_liquid_port_c
# D2
—
порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость
Details
Ненаправленный порт для теплопроводной жидкости, связанный с дополнительным отверстием, через которое теплопроводная жидкость поступает в цистерну или выходит из нее.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Число портов значение 4, 5 или 6.
Имя для программного использования
thermal_liquid_port_d
# E2
—
порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость
Details
Ненаправленный порт для теплопроводной жидкости, связанный с дополнительным отверстием, через которое теплопроводная жидкость поступает в цистерну или выходит из нее.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Число портов значение 5 или 6.
Имя для программного использования
thermal_liquid_port_e
# F2
—
порт теплопроводной жидкости
теплопроводная жидкость
Details
Ненаправленный порт для теплопроводной жидкости, связанный с дополнительным отверстием, через которое теплопроводная жидкость поступает в цистерну или выходит из нее.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Число портов значение 6.
#Параметризация объема резервуара —
параметризация объема цистерны
Постоянная площадь сечения | Табличная - объем и высота уровня жидкости
Details
Выберите параметризацию объема цистерны:
Постоянная площадь сечения — цистерна постоянного сечения. Задается постоянная площадь поперечного сечения цистерны.
Табличная - объем и высота уровня жидкости — табличные данные зависимости объема от уровня изотермической жидкости. Задаются векторы объема и уровня изотермической жидкости.
Значения
Constant cross-section area | Tabulated data - volume vs. level
Площадь поперечного сечения цистерны в горизонтальной плоскости. Предполагается, что эта величина постоянна в допустимом диапазоне уровней жидкости. Этот параметр используется для вычисления объема теплопроводной жидкости внутри цистерны.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация объема резервуара значение Постоянная площадь сечения.
#Вектор высоты уровня жидкости —
вектор значений уровня теплопроводной жидкости в цистерне
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Вектор уровней теплопроводной жидкости для табличной параметризации переменной площади цистерны. Значения в этом векторе должны соответствовать значениям параметра blockLibraryPP_blockTypesPP_EngeeFluidsBB_PP_ThermalLiquidBB_PP_VolumesBB_PP_GasPressurizedTankPP_BasePP_paramsPP_PP_ParametersPP_V_liquid_vectorPP_label. Элементы должны быть положительные и перечислены в порядке возрастания. Первый элемент должен быть равен 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация объема резервуара значение Табличная - объем и высота уровня жидкости.
Единицы измерения
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Значение по умолчанию
[0.0, 3.0, 5.0] m
Имя для программного использования
level_vector
Вычисляемый
Да
#Вектор объема жидкости —
вектор значений объема жидкости при заданных уровнях теплопроводной жидкости в цистерне
l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi | ft*lbf/psi
Details
Вектор значений объема теплопроводной жидкости в цистерне для табличной параметризации переменной площади цистерны. Значения в этом векторе должны соответствовать значениям в параметре Вектор высоты уровня жидкости. Элементы должны быть положительные и перечислены в порядке возрастания. Первый элемент должен быть равен 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Параметризация объема резервуара значение Табличная - объем и высота уровня жидкости.
#Вектор высоты портов A2, B2 —
вектор высот входных портов A2 и B2 для теплопроводной жидкости
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Вектор высот входных портов A2 и B2. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.1 m. Каждый элемент этого вектора должен быть больше или равен 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 2.
Вектор площадей поперечного сечения входных портов A2 и B2 для теплопроводной жидкости. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.01 m^2. Каждый элемент этого вектора должен быть больше 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 2.
#Вектор высоты портов A2, B2, C2 —
вектор высот входных портов A2, B2 и C2 для теплопроводной жидкости
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Вектор высот входных портов A2, B2 и C2. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.1 m. Каждый элемент этого вектора должен быть больше или равен 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 3.
Вектор площадей поперечного сечения входных портов A2, B2 и C2 для теплопроводной жидкости. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.01 m^2. Каждый элемент этого вектора должен быть больше 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 3.
#Вектор высоты портов A2, B2, C2, D2 —
вектор высот входных портов A2, B2, C2 и D2 для теплопроводной жидкости
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Вектор высот входных портов A2, B2, C2 и D2. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.1 m. Каждый элемент этого вектора должен быть больше или равен 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 4.
Вектор площадей поперечного сечения входных портов A2, B2, C2 и D2 для теплопроводной жидкости. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.01 m^2. Каждый элемент этого вектора должен быть больше 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 4.
#Вектор высоты портов A2, B2, C2, D2, E2 —
вектор высот входных портов A2, B2, C2, D2 и E2 для теплопроводной жидкости
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Вектор высот входных портов A2, B2, C2, D2 и E2. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.1 m. Каждый элемент этого вектора должен быть больше или равен 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 5.
Вектор площадей поперечного сечения входных портов A2, B2, C2, D2 и E2 для теплопроводной жидкости. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.01 m^2. Каждый элемент этого вектора должен быть больше 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 5.
#Вектор высоты портов A2, B2, C2, D2, E2, F2 —
вектор высот входных портов A2, B2, C2, D2, E2 и F2 для теплопроводной жидкости
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd
Details
Вектор высот входных портов A2, B2, C2, D2, E2 и F2. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.1 m. Каждый элемент этого вектора должен быть больше или равен 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 6.
Вектор площадей поперечного сечения входных портов A2, B2, C2, D2, E2 и F2 для теплопроводной жидкости. Каждый элемент вектора соответствует входному порту, начиная с порта A2. Высота по умолчанию для каждого входного порта равна 0.01 m^2. Каждый элемент этого вектора должен быть больше 0.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Число портов значение 6.
#Сообщение о превышении максимальной емкости —
уведомление о превышении объема цистерны
Ничего | Ошибка
Details
Нужно ли получать уведомление, если во время симуляции объем жидкости в цистерне превысит значение параметра Максимальный объем жидкости в резервуаре. Установите для этого параметра значение Ничего, чтобы не получать уведомление о превышении объема цистерны. Установите значение Ошибка, чтобы симуляция прекратилась, когда это произойдет.
Значения
None | Error
Значение по умолчанию
None
Имя для программного использования
capacity_assert_action
Вычисляемый
Нет
#Максимальный объем жидкости в резервуаре —
предел заполнения цистерны
l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi | ft*lbf/psi
Details
Предел заполнения цистерны.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Сообщение о превышении максимальной емкости значение Ошибка.