Документация Engee

Обратный клапан (ТЖ)

Обратный клапан в сети теплопроводной жидкости.

check valve tl

Описание

Блок Check Valve (IL) представляет собой обратный клапан в сети теплопроводной жидкости. Обратный клапан — это пропорциональный клапан, который закрывается, когда разница давлений между его портами падает ниже порогового значения, называемого давлением срабатывания. Обратные клапаны часто используются в устройствах предотвращения обратного потока, например, в сетях общественного водоснабжения, где загрязненная вода, находящаяся ниже по течению от водопровода, не должна возвращаться вверх по течению. Этот блок не предполагает наличия определенного запорного механизма, такого как шар, диск или мембрана. Поток возможен только в направлении от порта A к порту B.

check valve tl 1

Клапан открывается, когда перепад давления на нем поднимается выше указанного давления срабатывания. Когда перепад давления достигает максимального значения, указанного в блоке, клапан полностью открыт, и его площадь открытия больше не увеличивается с ростом давления. Расход через клапан никогда не бывает равен нулю, поскольку при падении давления ниже давления срабатывания остается небольшая зона утечки.

Площадь открытия клапана линейно зависит от перепада давления срабатывания.

Существует два варианта управления клапаном:

  • Если для параметра Pressure control 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 Pressure control 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).

Линейная параметризация проходного сечения клапана имеет вид

где нормализованное давление представляет собой

Для случаев, когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положениях, численная устойчивость моделирования регулируется параметром Smoothing factor. Если параметр Smoothing factor не равен нулю, то управляющее давление плавно меняется между и .

Массовый расход через клапан рассчитывается следующим образом:

где

  • — коэффициент расхода, значение параметра Discharge coefficient;

  • — мгновенная площадь 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 между ламинарным и турбулентным режимами течения:

Потеря давления показывает 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 .

Сохранение массы

Уравнение сохранения массы:

где и — массовый расход в порту A и B соответственно.

Сохранение энергии

Клапан является адиабатическим компонентом. Между жидкостью и стенкой клапана не происходит теплообмена. При прохождении жидкости через клапан над ней не совершается никакой работы. При этих допущениях энергия может поступать в клапан и выходить из него только за счет конвекции через порты A и B. Согласно принципу сохранения энергии, сумма потоков энергии через порты всегда равна нулю:

где и — поток энергии, поступающий в клапан через порты A и B соответственно.

Динамика открытия

В блоке опционально моделируется динамика открытия и закрытия клапана, в соответствии с чем к значению управляющего давления вводится запаздывание. Тогда вместо используется динамическое управляющее давление , если динамика открытия не учитывается, — это давление в установившемся режиме. Производная динамического управляющего давления рассчитывается от постоянной времени Opening time constant :

По умолчанию флажок Opening dynamics снят.

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

Параметры

# Способ задания давления — перепад давления, используемый для управления клапаном
Разность давлений | Давление на порту А

Details

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.

Значения

Pressure differential | Pressure at port A

Значение по умолчанию

Pressure differential

Имя для программного использования

opening_pressure_type

# Пороговое давление — избыточное давление срабатывания
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

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.

Значения

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Значение по умолчанию

0.1 MPa

Имя для программного использования

p_crack_gauge

# Пороговая разность давлений — давление срабатывания
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

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.

Значения

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Значение по умолчанию

0.01 MPa

Имя для программного использования

delta_p_crack

# Максимальное давление при открытии — избыточное давление для полностью открытого клапана
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Избыточное давление, при котором клапан полностью открыт.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening pressure specification значение Pressure at port A.

Значения

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Значение по умолчанию

0.2 MPa

Имя для программного использования

p_gauge_max

# Максимальная разность давлений при открытии — перепад давления для полностью открытого клапана
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Перепад давления, при котором клапан полностью открыт.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Opening pressure specification значение Pressure differential.

Значения

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Значение по умолчанию

0.02 MPa

Имя для программного использования

delta_p_max

# Максимальная площадь 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 отверстия клапана в полностью открытом положении.

Значения

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Значение по умолчанию

1e-4 m^2

Имя для программного использования

max_valve_area

# 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.

Значения

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

# Коэффициент сглаживания — числовой коэффициент сглаживания

Details

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.

Значение по умолчанию

0.01

Имя для программного использования

smoothing_factor

# Площадь поперечного сечения портов А и В — 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 портах A и B. Эта площадь используется для вычисления массового расхода через клапан.

Значения

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

# Коэффициент расхода — коэффициент расхода

Details

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

Значение по умолчанию

0.64

Имя для программного использования

C_d

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

Details

Верхний предел числа Рейнольдса для ламинарного потока через клапан.

Значение по умолчанию

150.0

Имя для программного использования

Re_critical