Объект: HT1BTV

../../../../_images/logo_ru_no_text.png

Библиотека: HydroThermo2

Имя на уровне решателя: HT1BTV

Аннотация: Дисковый затвор

Обозначение: Дисковый затвор

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

Port1

THYDRAULIC

Теплогидравлический порт, вход в элемент

2

Port2

THYDRAULIC

Теплогидравлический порт, выход из элемента

3

Port3

ISIGNAL

1D управляющий порт, угол поворота затвора град

Пользовательские параметры модели:

№

Параметр

Тип

Описание

Единица

Значение по умолч.

1

A_lam

real

Коэффициент гиперболы (A_lam / Re). Zeta в области ламинарного течения, -

100.0

2

D_or_ab

list

Гидравлический диаметр (D) или ширина и высота сечения (b, a), м

0.01

3

Fluid

Имя объекта свойств среды, -

4

L

real

Длина элемента, м

m

0.01

5

P0

real

Начальное давление, Па

Pa

101325

6

Section_shape

string

Форма сечения: круглое сечение; прямоугольное сечение [Round,Rectangular], -

Round

7

T0

real

Начальная температура, К

K

293.15

Расчетные и измеряемые величины:

№

Параметр

Описание

Единица

1

V_Pressure1

Давление на порте

Pa

2

V_SpecificEnthalpy1

Удельная энтальпия;

J/kg

3

V_Density1

Плотность рабочей среды;

kg/m**3

4

V_Temperature1

Температура рабочей среды на порте;

K

5

S_MassFlow1

Массовый расход на порте ;

kg/s

6

S_EnthalpyFlow1

Поток энтальпии на порте ;

W

7

V_Pressure2

Давление на порте

Pa

8

V_SpecificEnthalpy2

Удельная энтальпия;

J/kg

9

V_Density2

Плотность рабочей среды;

kg/m**3

10

V_Temperature2

Температура рабочей среды на порте;

K

11

S_MassFlow2

Массовый расход на порте ;

kg/s

12

S_EnthalpyFlow2

Поток энтальпии на порте ;

W

13

V_port3

Значение сигнала на порте (V)

14

X_port3

Значение интегральной функции от сигнала на порте (X)

15

A_port3

Значение производной функции от сигнала на порте (A)

Пример использования компонента

Модель дискового затвора (HT1BTV)

Элемент моделирует местное гидравлическое сопротивление в виде поворотного дискового затвора (заслонки). Учитывает форму и размеры сечения, длину элемента, угол поворота затвора, шероховатость и режим течения. Сопротивление по длине мало. Коэффициент сопротивления ζ определяется по справочнику Идельчика. Используется для расчёта гидравлических потерь и массового расхода в трубопроводных системах с регулирующей арматурой.

Проверка значения массового расхода при перепаде давления 10000 Па и угле затвора 30 градусов.

Начальные данные:

Параметры модели (HT1BTV1)
Section_shape = Round - Форма сечения: круглое
D_or_ab = 0.01 - Гидравлический диаметр, м
L = 0.01 - Длина элемента, м
A_lam = 0.0 - Коэффициент гиперболы (A_lam / Re)
P0 = 101300 - Начальное давление, Па
T0 = 293.15 - Начальная температура, К
Fluid = oil - Имя объекта свойств среды (масло)
Угол поворота затвора: C = 30 градусов

Параметры источника давления (HT15PT1)
P = 111300 Па (избыточное давление 10000 Па относительно P0)
T = 293.15 К

Параметры трубки HT1STK1
P = 101300 Па
T = 293.15 К

Датчики
HT01DS1: датчик плотности, k = 1, Fluid = oil
HT01MF1: датчик массового расхода, D = 0.01, L = 0.1, k = 1, R = 1e-6, P0 = 101300, T0 = 293.15, Fluid = oil

Параметры интегрирования
end = 3.0 с, control = 1e-9

Схема тестирования:

Схема содержит источник давления HT15PT1 с давлением 111300 Па, который создаёт перепад 10000 Па относительно начального давления 101300 Па. Дисковый затвор HT1BTV1 установлен в трубопроводе. Угол поворота затвора задаётся константой C = 30 градусов. После затвора установлены датчик плотности HT01DS1, датчик массового расхода HT01MF1 и трубка HT1STK1. Измеряются массовый расход Qm и плотность Rro. В модели используется коэффициент сопротивления ζ из справочника по гидравлическим сопротивлениям Идельчика (3-е издание, страница 452) для трубы круглого сечения при угле 30 градусов. Коэффициент A_lam = 0, поэтому вклад в ζ от A_lam/Re отсутствует.

Результат:

Сопротивление по длине мало. Коэффициент ζ из справочника по гидравлическим сопротивлениям Идельчика (3-е издание, страница 452) в трубе круглого сечения для угла 30 градусов ζ = 4.86.

Расчёт по формуле:

\[\begin{split}\begin{aligned} Q_m &= Q_v \cdot \rho = \frac{1}{\sqrt{\zeta}} \cdot \frac{\pi \cdot D^2}{4} \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot \Delta P}{\rho}} \cdot \rho \\ &= \frac{1}{\sqrt{4.86}} \cdot \frac{3.14 \cdot 0.05^2}{4} \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot 10000}{989.9}} \cdot 989.9 = 3.956\ \text{кг/с} \end{aligned}\end{split}\]

Коэффициент \(A_\text{lam} = 0\). Вклад в \(\zeta\) коэффициента \(A_\text{lam}\) — слагаемое \(A_\text{lam} / \mathrm{Re}\) — отсутствует.

На графике Rro показано, что плотность постоянна и равна примерно 989.9 кг/м³. На графике Qqm показано, что массовый расход устанавливается на значении 3.956 кг/с. На графике RUN показаны совместно расход и плотность. Это подтверждает корректность работы модели дискового затвора.

Формула для массового расхода через затвор:

\[Q_m = \frac{1}{\sqrt{\zeta}} \cdot \frac{\pi \cdot D^2}{4} \cdot \sqrt{2 \cdot \rho \cdot \Delta P}\]

где: \(\zeta\) — коэффициент местного сопротивления (по Идельчику), \(D\) — гидравлический диаметр, \(\rho\) — плотность, \(\Delta P\) — перепад давления.

Схема теста
../../../../_images/HT1BTV.sch.png

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста
../../../../_images/HT1BTV.Rro.png

Рисунок 2 - Плотность Rro

../../../../_images/HT1BTV.Qqm.png

Рисунок 3 - Массовый расход Qm

../../../../_images/HT1BTV.RUN.png

Рисунок 4 - Совмещённый график RUN