Объект: HT1BTV

Библиотека: HydroThermo2

Имя на уровне решателя: HT1BTV

Аннотация: Дисковый затвор

Обозначение:

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

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста

Рисунок 2 - Плотность Rro

Рисунок 3 - Массовый расход Qm

Рисунок 4 - Совмещённый график RUN