Объект: PTV221O

Библиотека: PneumaticsThermo

Имя на уровне решателя: PTV221O

Аннотация: Распределительный клапан 2/2 1-го типа

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	Port1	PNEUMATIC	Гидравлический порт 1
2	Port2	PNEUMATIC	Гидравлический порт 2
3	Port3	ISIGNAL	Сигнальный порт

Пользовательские параметры модели:

№	Параметр	Тип	Описание	Единица	Значение по умолч.
1	Cd	real	Коэффициент расхода		0.72
2	D	real	Диаметр, м	m	0.01
3	Fluid	real	Параметры среды		20
4	properties_fluid	list	Давление и температура среды		101325, 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 распределительного клапана 2/2 тип 1 (PTV221O)

Элемент моделирует двухпозиционный двухлинейный распределительный клапан с управлением от внешнего сигнала. Клапан пропускает рабочую среду в обоих направлениях при отсутствии управляющего сигнала и закрывается при его подаче. Учитывает диаметр клапана, коэффициент расхода и свойства рабочей среды. Используется в пневматических и гидравлических системах для управления потоками, отсечки и переключения магистралей.

Проверка работы распределительного клапана при подаче сигнала.

Начальные данные:

Параметры модели (PTV221O1)

D = 0.01 - Диаметр клапана, м

Cd = 0.72 - Коэффициент расхода

properties_fluid = 101325, 293.15 - Давление и температура среды

Fluid = DryAir - Имя объекта свойств среды (чистый воздух)

Параметры источника сигнала (TrapeziumSource)

VL = 0.0 - Пассивный уровень (клапан открыт)

VH = 1.0 - Активный уровень (клапан закрыт)

D = 1 - Начальная задержка, с

FT = 1 - Продолжительность переднего фронта, с

HT = 1 - Продолжительность вершины импульса, с

BT = 1 - Продолжительность заднего фронта, с

CT = 0.0 - Период

Параметры граничных условий

PT15PT2: P = 101325 Па, T = 293.15 К (выходной порт)

PT15PT1: P = 151325 Па, T = 293.15 К (входной порт)

Датчики

PT01MF2: датчик массового расхода, P0 = 101325, T0 = 293.15, Fluid = DryAir

Параметры интегрирования

end = 5 с, control = 1e-9

Схема тестирования:

Схема содержит распределительный клапан PTV221O1, установленный между источником давления PT15PT1 (P = 151325 Па) и приемником PT15PT2 (P = 101325 Па). На управляющий порт клапана подается трапециевидный сигнал от источника TrapeziumSource с параметрами VL = 0, VH = 1, D = 1 с, FT = 1 с, HT = 1 с, BT = 1 с. Массовый расход через клапан измеряется датчиком PT01MF2 (Qt). Сигнал управляющего воздействия регистрируется как PTV221O.Sig. Результаты выводятся на осциллографы MassFlow (расход) и InputSignal (управляющий сигнал).

Результат:

Изменение режима работы клапана вызвано управляющим сигналом трапециевидной формы. При значении сигнала = 0 клапан открыт и пропускает среду в любом направлении. При значении сигнала = 1 клапан закрывается.

На графике InputSignal показано изменение управляющего сигнала во времени: сигнал линейно возрастает от 0 до 1 за 1 с (начиная с t = 1 с), удерживается на уровне 1 в течение 1 с, затем линейно убывает до 0 за 1 с. На графике MassFlow показано изменение массового расхода: при открытом клапане (сигнал = 0) расход составляет примерно 0.0195 кг/с; при закрытии клапана (сигнал = 1) расход падает до 0; после снятия сигнала расход восстанавливается. Это подтверждает корректность работы модели распределительного клапана.

Формула для массового расхода через клапан:

\[\begin{split}\begin{gathered} Q_m = C_d \cdot S \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot \Delta P}{\rho}} \\[1em] \text{где:} \\ C_d \text{ — коэффициент расхода,} \\ S \text{ — площадь проходного сечения,} \\ \Delta P \text{ — перепад давления,} \\ \rho \text{ — плотность среды.} \end{gathered}\end{split}\]

При закрытом клапане \(Q_m = 0\).

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста

Рисунок 2 - Управляющий сигнал PTV221O.Sig

Рисунок 3 - Массовый расход PTV221O.Qt