Объект: HT1ELB

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

Библиотека: HydroThermo2

Имя на уровне решателя: HT1ELB

Аннотация: Угол

Обозначение: Угол

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

Пользовательские параметры модели:

№

Параметр

Тип

Описание

Единица

Значение по умолч.

1

A_lam

real

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

2

D_or_ab

list

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

m

0.1

3

Fluid

Имя объекта свойств среды, -

4

L

real

Длина элемента, м

m

0.2

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, K

K

293.15

8

a

real

Угол изгиба отвода от 0 до 180 град, град

deg

90.0

9

eps

real

Абсолютная шероховатость, м

m

0.000045

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 угла (HT1ELB)

Элемент моделирует местное гидравлическое сопротивление в виде изогнутого участка трубопровода (угла, отвода). Учитывает форму и размеры сечения, угол изгиба, длину элемента, 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 (HT1ELB1)
Section_shape = Round - Форма сечения: круглое
D_or_ab = 0.1 - Гидравлический диаметр, м
a = 90.0 - Угол изгиба отвода, град
L = 0.2 - Длина элемента, м
eps = 0.0 - Абсолютная шероховатость, м
A_lam = 0 - Коэффициент гиперболы (A_lam / Re)
P0 = 101300 - Начальное давление, Па
T0 = 293.15 - Начальная температура, К
Fluid = oil - Имя объекта свойств среды (масло)

Параметры источника давления (HT25PT1)
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 (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-9, P0 = 101300, T0 = 293.15, Fluid = oil

Параметры интегрирования
end = 3.0 с, control = 1e-3

Схема тестирования:

Схема содержит источник давления HT25PT1, который создаёт перепад давления от 0 до 2000 Па (VL = 101300 Па, VH = 103300 Па) по трапециевидному закону. Угол HT1ELB1 установлен в трубопроводе. После угла 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 287) для колена без ниши с острыми кромками в месте поворота. Коэффициент A_lam = 0, поэтому вклад в ζ от A_lam/Re отсутствует.

Результат:

Возьмём ζ из справочника по гидравлическим сопротивлениям (Идельчик, 3-е издание, страница 287) для колена без ниши с острыми кромками в месте поворота:

\[\begin{split}\begin{gathered} \zeta = C_1 \cdot A \cdot \zeta_m \\[1em] \text{Для параметров модели:} \\ C_1 = 0.97 \\ \zeta_m = 0.95 \cdot \sin^2(45^{\circ}) + 2.05 \cdot \sin^4(45^{\circ}) = 0.9875 \\ A = 0.95 + \frac{33.5}{90} = 1.322 \\ \zeta = 0.97 \cdot 1.322 \cdot 0.9875 \approx 1.266 \end{gathered}\end{split}\]

Используя формулу Бернулли:

\[Q_m = Q_v \cdot \rho = \frac{1}{\sqrt{\zeta}} \cdot S \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot \Delta P}{\rho}} \cdot \rho = 13.87\ \text{кг/с}\]

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 13.87 кг/с. На графике RUN совместно показаны расход и плотность. Это подтверждает корректность работы модели угла.

Схема теста
../../../../_images/HT1ELB.sch.png

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста
../../../../_images/HT1ELB.Rro.png

Рисунок 2 - Плотность Rro

../../../../_images/HT1ELB.Qqm.png

Рисунок 3 - Массовый расход Qm

../../../../_images/HT1ELB.RUN.png

Рисунок 4 - Совмещённый график RUN