Объект: PT1VIO

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

Библиотека: PneumaticsThermo

Имя на уровне решателя: PT1VIO

Аннотация: Вход/выход в трубу

Обозначение: Вход/выход в трубу

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

Port1

PNEUMATIC

Термопневматический порт, вход в элемент

2

Port2

PNEUMATIC

Термопневматический 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

D

real

Гидравлический диаметр, м

m

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

T0

real

Начальная температура, K

K

293.15

7

W_undisturbed

real

Скорость невозмущенного потока на выходе, м/с

m/s

0.0

8

a

real

Толщина стенки трубопровода или угол вход/выход, м или град

m

0.0

9

r

real

Радиус скругления на входе или длина конусной части или расстояние от стенки до входа в трубу, м

m

0.1

10

types

string

  1. Вход в прямую трубу постоянного поперечного сечения (D, r, a);1. Вход трубу которая заделана заподлицо под углом с отсутствием проходящего потока (D, a);2. Вход в коллектор очерченный по дуге круга с торцевой стенкой (D, r);3. Вход в коллектор очерченный по дуге круга без торцевой стенки (D, r);4. Вход конический коллектор с торцевой стенкой (D, r, a);5. Вход в конический коллектор без торцевой стенки (D, r, a) [0,1,2,3,4,5], -

0

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 входа/выхода в трубу (PT1VIO)

Элемент моделирует местное гидравлическое сопротивление на входе в трубопровод или выходе из него. Позволяет задавать тип входа/выхода, гидравлический диаметр, радиус скругления (или длину конусной части), толщину стенки (или угол), скорость невозмущённого потока на выходе и длину элемента. Учитывает шероховатость и режим течения. Используется для расчёта гидравлических потерь и массового расхода в трубопроводных системах.

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

Начальные данные:

Параметры модели (PT1VIO1)
types = 0 - Выбор типа входа/выхода
D = 0.05 - Гидравлический диаметр, м
r = 0.015 - Радиус скругления на входе (или длина конусной части, или расстояние от стенки до входа в трубу), м
a = 0.0002 - Толщина стенки трубопровода (или угол вход/выход), м или град
W_undisturbed = 0.0 - Скорость невозмущённого потока на выходе, м/с
L = 0.01 - Длина элемента, м
A_lam = 1.0 - 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

Результат:

Сопротивление по длине отсутствует. Коэффициент ζ из справочника по гидравлическим сопротивлениям Идельчика (3-е издание, страница 122). Определение ζ для других типов входа/выхода определяется таблицами и формулами на страницах Идельчика (3-е издание, с. 122-129, 511). Коэффициент A_lam = 1, Re > 1500. Вклад в ζ коэффициента A_lam = ζ + A_lam / Re минимален.

При перепаде давления до 2000 Па массовый расход Qm составляет 0.1522 кг/с. На графике Qm показано изменение массового расхода во времени: после переходного процесса расход устанавливается на значении 0.1522 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:

\[\begin{split}\begin{aligned} \zeta &= f\left(\mathrm{types},\; \frac{r}{D},\; \frac{a}{D},\; \mathrm{Re},\; \varepsilon\right) \\ \Delta P &= \zeta \cdot \frac{\rho \cdot v^2}{2} \\ Q_m &= \rho \cdot v \cdot S \end{aligned}\end{split}\]

где: \(\zeta\) — коэффициент местного сопротивления (по Идельчику), \(\Delta P\) — перепад давления, \(\rho\) — плотность, \(v\) — скорость потока, \(S\) — площадь сечения.

Схема теста
../../../../_images/PT1VIO.sch.png

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста
../../../../_images/PT1VIO.Qm.png

Рисунок 2 - Массовый расход Qm

../../../../_images/PT1VIO.Rro.png

Рисунок 3 - Плотность Rro