Объект: PT01GR

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

Библиотека: PneumaticsThermo

Имя на уровне решателя: PT01GR

Аннотация: Решетка

Обозначение: Решетка

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

Port1

PNEUMATIC

Теплогидравлический порт, вход в элемент

2

Port2

PNEUMATIC

Теплогидравлический порт, выход из элемента

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

Fcs

real

Площадь живого сечения, м²

m**2

0.01

3

Fluid

Имя объекта свойств среды, -

4

Ftcs

real

Площадь полного сечения, м²

m**2

0.02

5

L

real

Длина элемента, м

m

0.01

6

P0

real

Начальное давление, Па

Pa

101325

7

T0

real

Начальная температура, K

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

Пример использования компонента

Модель решетки (PT01GR)

Элемент моделирует местное гидравлическое сопротивление в виде решетки (перфорированной перегородки). Учитывает площадь живого сечения, площадь полного сечения, длину элемента, шероховатость и режим течения. Используется для расчёта гидравлических потерь и массового расхода в трубопроводных системах с решетками и фильтрующими элементами.

Проверка значения массового расхода при перепаде давления от 0 до 2000 Па.

Начальные данные:

Параметры модели (PT01GR1)
Fcs = 0.01 - Площадь живого сечения, м²
Ftcs = 0.02 - Площадь полного сечения, м²
L = 0.01 - Длина элемента, м
A_lam = 100.0 - Коэффициент гиперболы (A_lam / Re)
P0 = 101300 - Начальное давление, Па
T0 = 293.15 - Начальная температура, К
Fluid = DryAir - Имя объекта свойств среды (чистый воздух)

Параметры источника давления (PT2SPT1)
VL = 101300 Па - Нижний уровень давления
VH = 103300 Па - Верхний уровень давления (перепад до 2000 Па)
D = 0.1 - Начальная задержка, с
FT = 1.0 - Продолжительность переднего фронта, с
HT = 2 - Продолжительность вершины импульса, с
BT = 3.0 - Продолжительность заднего фронта, с
CT = 0.0 - Период

Параметры трубки (PT1STK1)
P = 101300 Па
T = 293.15 К

Датчики
PT01DS1: датчик плотности, k = 1, Fluid = DryAir
PT01MF1: датчик массового расхода, D = 0.01, L = 0.1, k = 1, R = 1e-9, P0 = 101300, T0 = 293.15, Fluid = DryAir

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

Схема тестирования:

Схема содержит источник давления PT2SPT1, который создаёт перепад давления от 0 до 2000 Па (VL = 101300 Па, VH = 103300 Па) по трапециевидному закону. Решетка PT01GR1 установлена в трубопроводе. После решетки установлены датчик плотности PT01DS1, датчик массового расхода PT01MF1 и трубка PT1STK1. Измеряются массовый расход Qm и плотность Rro. В модели используется коэффициент сопротивления ζ из справочника по гидравлическим сопротивлениям Идельчика (3-е издание, страница 408) для отношения Ftcs / Fcs = 0.5, что даёт ζ = 4.37. Коэффициент A_lam = 0, поэтому вклад в ζ от A_lam/Re отсутствует.

Результат:

При перепаде давления до 2000 Па массовый расход Qm составляет 0.331724 кг/с. На графике Qm показано изменение массового расхода во времени: после переходного процесса расход устанавливается на значении 0.331724 кг/с. На графике Rro показано изменение плотности: плотность устанавливается на значении примерно 1.228 кг/м³. Оба процесса выходят на установившийся режим после завершения переходного процесса.

Формула для коэффициента гидравлического сопротивления:

\[\begin{split}\begin{gathered} \zeta = f\left(\frac{F_{\text{tcs}}}{F_{\text{cs}}},\; \mathrm{Re},\; \varepsilon\right) \\ \Delta P = \zeta \cdot \frac{\rho \cdot v^2}{2} \\ Q_m = \rho \cdot v \cdot S \\[1em] \text{где:} \\ \zeta \text{ — коэффициент местного сопротивления (по Идельчику),} \\ F_{\text{tcs}} \text{ — площадь полного сечения,} \\ F_{\text{cs}} \text{ — площадь живого сечения,} \\ \Delta P \text{ — перепад давления,} \\ \rho \text{ — плотность,} \\ v \text{ — скорость потока,} \\ S \text{ — площадь сечения.} \end{gathered}\end{split}\]
Схема теста
../../../../_images/PT01GR.sch.png

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста
../../../../_images/PT01GR.Qm.png

Рисунок 2 - Массовый расход Qm

../../../../_images/PT01GR.Rro.png

Рисунок 3 - Плотность Rro