3.4. Пневматическая арматура и элементы потока
3.4.1. PT1TEO
Назначение
Пневматический элемент с изменяемой геометрией проходного канала.
Рисунок 3.4.1 — Компонент PT1TEO в библиотеке «Пневматика».
Обозначение
Компонент предназначен для моделирования местного сужения потока в трубопроводе, создаваемого диафрагмой.
Модель учитывает гидравлические потери, возникающие при прохождении газа через узкое проходное сечение, а также влияние геометрии трубопровода и диафрагмы на расходные характеристики.
Порты
| Обозначение порта | Тип | Наименование |
|---|---|---|
| Port1 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, вход в элемент |
| Port2 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, выход из элемента |
Описание
Диафрагма представляет собой локальное сужение трубопровода с диаметром проходного отверстия D_m, расположенное внутри трубопровода диаметром D_p.
Поток может проходить через элемент в любом направлении.
Пользовательские параметры модели
| Параметр | Тип | Описание |
|---|---|---|
| A_lam | base.real | Коэффициент гиперболы (A_{lam}/Re). Коэффициент местного сопротивления в области ламинарного течения в узком сечении мембраны |
| Dm | base.real | Гидравлический диаметр узкого сечения мембраны, м |
| Dp | base.real | Гидравлический диаметр трубопровода, м |
| Fluid | — | Имя объекта свойств среды |
| Lm | base.real | Ширина узкого сечения мембраны, м |
| Lp | base.real | Длина трубопровода с учетом ширины мембраны, м |
| P0 | base.real | Начальное давление, Па |
| T0 | base.real | Начальная температура, К |
| eps_p | base.real | Абсолютная шероховатость трубопровода, м |
Физическая модель
Перепад давления на диафрагме определяется выражением
\Delta P = \zeta \frac{\rho v_m^2}{2}
где:
- \Delta P — перепад давления на диафрагме, Па;
- \zeta — коэффициент местного сопротивления;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- v_m — скорость потока в узком сечении диафрагмы, м/с.
Скорость потока в отверстии диафрагмы определяется по формуле
v_m = \frac{\dot{m}}{\rho A_m}
где:
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с;
- A_m — площадь проходного сечения диафрагмы, м².
Для круглого отверстия площадь проходного сечения определяется выражением
A_m = \frac{\pi D_m^2}{4}
где:
- D_m — гидравлический диаметр проходного отверстия диафрагмы, м.
В области ламинарного течения коэффициент сопротивления определяется зависимостью
\zeta_{lam} = \frac{A_{lam}}{Re}
где:
- \zeta_{lam} — коэффициент местного сопротивления в ламинарной области;
- A_{lam} — коэффициент гиперболической аппроксимации;
- Re — число Рейнольдса, вычисленное по диаметру отверстия диафрагмы.
Дополнительно учитываются потери давления на прямолинейном участке трубопровода длиной L_p и шероховатость стенок трубопровода.
Плотность, вязкость и другие термодинамические свойства рабочей среды определяются с использованием объекта свойств Fluid .
3.4.2. PT1SCO
Назначение
Регулирующий клапан.
Рисунок 3.4.2 — Компонент PT1SCO в библиотеке «Пневматика».
Обозначение
Компонент предназначен для моделирования цилиндрического крана с управляемым проходным сечением.
Модель изменяет пропускную способность элемента в зависимости от угла поворота затвора, задаваемого внешним управляющим сигналом.
Порты
| Обозначение порта | Тип | Наименование |
|---|---|---|
| Port1 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, вход в элемент |
| Port2 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, выход из элемента |
| Port3 | base.DOF1 | 1D управляющий порт, угол поворота затвора, град |
Описание
Цилиндрический кран представляет собой регулирующий элемент, изменяющий эффективную площадь проходного сечения в зависимости от положения затвора.
Управляющий сигнал на порту Port3 задает угол поворота затвора, определяющий степень открытия крана и его пропускную способность.
Пользовательские параметры модели
| Параметр | Тип | Описание |
|---|---|---|
| Section_shape | string | Форма сечения: Round или Rectangular |
| D_or_ab | list | Гидравлический диаметр D или размеры прямоугольного сечения b, a, м |
| L | base.real | Длина элемента, м |
| P0 | base.real | Начальное давление, Па |
| T0 | base.real | Начальная температура, К |
| Fluid | — | Имя объекта свойств среды |
Физическая модель
Угол поворота затвора определяется управляющим сигналом:
\alpha = u
где:
- \alpha — угол поворота затвора, град;
- u — сигнал на управляющем порту.
Эффективная площадь проходного сечения зависит от угла поворота:
A_{eff} = A_{eff}(\alpha)
где:
- A_{eff} — эффективная площадь проходного сечения, м²;
- \alpha — угол поворота затвора, град.
При полностью открытом положении площадь проходного сечения стремится к площади канала.
Для круглого сечения:
A_0 = \frac{\pi D^2}{4}
где:
- A_0 — площадь проходного сечения полностью открытого крана, м²;
- D — гидравлический диаметр проходного канала, м.
Для прямоугольного сечения:
A_0 = ab
где:
- A_0 — площадь проходного сечения полностью открытого крана, м²;
- a — высота проходного сечения, м;
- b — ширина проходного сечения, м.
Массовый расход через кран определяется перепадом давления и текущей эффективной площадью:
\dot{m} = A_{eff},\mathrm{sign}(P_1-P_2)\sqrt{2\rho\left|P_1-P_2\right|}
где:
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с;
- A_{eff} — эффективная площадь проходного сечения, м²;
- P_1 — давление на порту Port1, Па;
- P_2 — давление на порту Port2, Па;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³.
Плотность и другие термодинамические свойства среды определяются с использованием объекта свойств Fluid .
3.4.3. PT1COE
Назначение
Сопло.
Рисунок 3.4.3 — Компонент PT1COE в библиотеке «Пневматика».
Обозначение
Компонент предназначен для моделирования плавного перехода между трубопроводами различного диаметра.
В зависимости от направления потока элемент работает как конфузор или диффузор и учитывает гидравлические потери, связанные с изменением площади поперечного сечения и преобразованием кинетической энергии потока.
Порты
| Обозначение порта | Тип | Наименование |
|---|---|---|
| Port1 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт узкого сечения |
| Port2 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт широкого сечения |
Направление потока определяет режим работы элемента:
- поток от Port1 к Port2 — диффузор;
- поток от Port2 к Port1 — конфузор.
Пользовательские параметры модели
| Параметр | Тип | Описание |
|---|---|---|
| Ds | base.real | Диаметр узкого сечения (Port1), м |
| Db | base.real | Диаметр широкого сечения (Port2), м |
| types | string | Способ задания геометрии перехода: alpha или L |
| alpha_or_L | base.real | Угол перехода \alpha, град, либо длина перехода L, м |
| A_lam | base.real | Коэффициент гиперболы (A_{lam}/Re). Коэффициент сопротивления в ламинарной области |
| P0 | base.real | Начальное давление, Па |
| T0 | base.real | Начальная температура, К |
| Fluid | — | Имя объекта свойств среды |
Физическая модель
Площади узкого и широкого сечений определяются выражениями
A_s = \frac{\pi D_s^2}{4}
A_b = \frac{\pi D_b^2}{4}
где:
- A_s — площадь узкого сечения, м²;
- A_b — площадь широкого сечения, м²;
- D_s — диаметр узкого сечения, м;
- D_b — диаметр широкого сечения, м.
Скорость потока в каждом сечении определяется выражением
v = \frac{\dot{m}}{\rho A}
где:
- v — скорость потока, м/с;
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- A — площадь соответствующего проходного сечения, м².
Потери давления рассчитываются через коэффициент местного сопротивления:
\Delta P = \zeta \frac{\rho v^2}{2}
где:
- \Delta P — потери давления на переходе, Па;
- \zeta — коэффициент местного сопротивления;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- v — характерная скорость потока, м/с.
В ламинарной области течения коэффициент сопротивления определяется зависимостью
\zeta_{lam} = \frac{A_{lam}}{Re}
где:
- \zeta_{lam} — коэффициент сопротивления в ламинарной области;
- A_{lam} — коэффициент гиперболической аппроксимации;
- Re — число Рейнольдса.
Геометрия перехода может задаваться двумя способами:
- через угол раскрытия или сужения \alpha;
- через длину переходного участка L.
Плотность, вязкость и другие термодинамические свойства рабочей среды определяются с использованием объекта свойств Fluid .
3.4.4. PT1CHV
Назначение
Обратный клапан.
Рисунок 3.4.4 — Компонент PT1CHV в библиотеке «Пневматика».
Обозначение
Компонент предназначен для моделирования обратного клапана в термопневматической системе.
Модель пропускает поток рабочей среды только в одном направлении и препятствует возникновению обратного течения. Состояние клапана определяется текущим перепадом давления между портами.
Порты
| Обозначение порта | Тип | Наименование |
|---|---|---|
| Port1 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, вход в элемент |
| Port2 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, выход из элемента |
Прямое направление потока принимается от Port1 к Port2.
Пользовательские параметры модели
| Параметр | Тип | Описание |
|---|---|---|
| D | base.real | Гидравлический диаметр, м |
| L | base.real | Длина элемента, м |
| A_lam | base.real | Коэффициент гиперболы (A_{lam}/Re). Коэффициент сопротивления в области ламинарного течения |
| P0 | base.real | Начальное давление, Па |
| T0 | base.real | Начальная температура, К |
| Fluid | — | Имя объекта свойств среды |
Физическая модель
Если давление на входе превышает давление на выходе
P_1 > P_2
затвор открывается и через клапан проходит поток рабочей среды.
Массовый расход через открытый клапан определяется выражением
\dot{m} = A , \mathrm{sign}(P_1 - P_2)\sqrt{2\rho |P_1 - P_2|}
где:
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с;
- A — площадь проходного сечения клапана, м²;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- P_1 — давление на входном порту, Па;
- P_2 — давление на выходном порту, Па.
Площадь проходного сечения определяется выражением
A = \frac{\pi D^2}{4}
где:
- A — площадь проходного сечения клапана, м²;
- D — гидравлический диаметр проходного канала, м.
Если давление на выходе становится больше или равно давлению на входе
P_1 \leq P_2
затвор закрывается и расход через элемент отсутствует:
\dot{m} = 0
В ламинарной области течения коэффициент сопротивления определяется зависимостью
\zeta_{lam} = \frac{A_{lam}}{Re}
где:
- \zeta_{lam} — коэффициент местного сопротивления в ламинарной области;
- A_{lam} — коэффициент гиперболической аппроксимации;
- Re — число Рейнольдса.
Плотность и другие термодинамические свойства рабочей среды определяются с использованием объекта свойств Fluid.
3.4.5. PT1BTV
Назначение
Поворотный регулирующий клапан.
Рисунок 3.4.5 — Компонент PT1BTV в библиотеке «Пневматика».
Обозначение
Компонент предназначен для моделирования дискового затвора в термопневматической системе.
Модель изменяет проходное сечение и гидравлическое сопротивление в зависимости от угла поворота диска. Используется для регулирования расхода рабочей среды путем изменения положения затвора.
Порты
| Обозначение порта | Тип | Наименование |
|---|---|---|
| Port1 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, вход в элемент |
| Port2 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, выход из элемента |
| Port3 | base.DOF1 | 1D управляющий порт, угол поворота затвора, град |
Пользовательские параметры модели
| Параметр | Тип | Описание |
|---|---|---|
| Section_shape | string | Форма сечения: Round или Rectangular |
| D_or_ab | list | Гидравлический диаметр D либо размеры прямоугольного сечения b, a, м |
| L | base.real | Длина элемента, м |
| A_lam | base.real | Коэффициент гиперболы (A_{lam}/Re). Коэффициент сопротивления в области ламинарного течения |
| P0 | base.real | Начальное давление, Па |
| T0 | base.real | Начальная температура, К |
| Fluid | — | Имя объекта свойств среды |
Физическая модель
Управляющий сигнал задает угол поворота диска:
\alpha = u
где:
- \alpha — угол поворота затвора, град;
- u — значение управляющего сигнала.
Эффективная площадь проходного сечения является функцией угла поворота:
A_{eff} = A_{eff}(\alpha)
При увеличении угла открытия гидравлическое сопротивление уменьшается, а пропускная способность элемента возрастает.
Массовый расход через затвор определяется перепадом давления и текущей эффективной площадью проходного сечения:
\dot{m} = A_{eff}(\alpha),\mathrm{sign}(P_1 - P_2)\sqrt{2\rho |P_1 - P_2|}
где:
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с;
- A_{eff} — эффективная площадь проходного сечения, м²;
- P_1 — давление на порту Port1, Па;
- P_2 — давление на порту Port2, Па;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³.
Для круглого проходного канала полная площадь сечения определяется выражением
A_0 = \frac{\pi D^2}{4}
где:
- A_0 — площадь полностью открытого проходного сечения, м²;
- D — гидравлический диаметр канала, м.
Для прямоугольного сечения площадь определяется выражением
A_0 = ab
где:
- a — высота прямоугольного канала, м;
- b — ширина прямоугольного канала, м.
В ламинарной области течения коэффициент сопротивления определяется зависимостью
\zeta_{lam} = \frac{A_{lam}}{Re}
где:
- \zeta_{lam} — коэффициент местного сопротивления;
- A_{lam} — коэффициент гиперболической аппроксимации;
- Re — число Рейнольдса.
Плотность и другие термодинамические свойства среды вычисляются с использованием объекта свойств Fluid.
3.4.6. PT1SUE
Назначение
Глушитель.
Рисунок 3.4.6 — Компонент PT1SUE в библиотеке «Пневматика».
Обозначение
Компонент предназначен для моделирования внезапного изменения площади поперечного сечения трубопровода в термопневматической системе.
В зависимости от направления потока элемент описывает внезапное расширение или внезапное сужение канала и учитывает связанные с этим местные гидравлические потери.
Порты
| Обозначение порта | Тип | Наименование |
|---|---|---|
| Port1 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт узкого сечения |
| Port2 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт большого сечения |
Режим работы определяется направлением потока:
- поток от Port1 к Port2 — внезапное расширение;
- поток от Port2 к Port1 — внезапное сужение.
Пользовательские параметры модели
| Параметр | Тип | Описание |
|---|---|---|
| Ds | base.real | Диаметр узкого сечения (Port1), м |
| Db | base.real | Диаметр большого сечения (Port2), м |
| L | base.real | Длина элемента, м |
| A_lam | base.real | Коэффициент гиперболы (A_{lam}/Re). Коэффициент сопротивления в области ламинарного течения |
| P0 | base.real | Начальное давление, Па |
| T0 | base.real | Начальная температура, К |
| Fluid | — | Имя объекта свойств среды |
Физическая модель
Площади узкого и широкого сечений определяются выражениями
A_s = \frac{\pi D_s^2}{4}
A_b = \frac{\pi D_b^2}{4}
где:
- A_s — площадь узкого сечения, м²;
- A_b — площадь широкого сечения, м²;
- D_s — диаметр узкого сечения, м;
- D_b — диаметр широкого сечения, м.
Средняя скорость потока определяется выражением
v = \frac{\dot{m}}{\rho A}
где:
- v — средняя скорость потока, м/с;
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- A — площадь соответствующего проходного сечения, м².
Потери давления определяются через коэффициент местного сопротивления
\Delta P = \zeta \frac{\rho v^2}{2}
где:
- \Delta P — перепад давления на элементе, Па;
- \zeta — коэффициент местного сопротивления;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- v — характерная скорость потока, м/с.
Для режима внезапного расширения коэффициент сопротивления определяется потерями энергии на отрыв потока и вихреобразование в зоне расширения.
Для режима внезапного сужения коэффициент сопротивления определяется образованием сжатой струи и последующим восстановлением давления за сужением.
В ламинарной области течения коэффициент сопротивления определяется зависимостью
\zeta_{lam} = \frac{A_{lam}}{Re}
где:
- \zeta_{lam} — коэффициент местного сопротивления в ламинарной области;
- A_{lam} — коэффициент гиперболической аппроксимации;
- Re — число Рейнольдса.
Плотность и другие термодинамические свойства среды определяются с использованием объекта свойств Fluid.
3.4.7. PT1VIO
Назначение
Вход/выход в трубу.
Рисунок 3.4.7 — Компонент PT1VIO в библиотеке «Пневматика».
Обозначение
Компонент предназначен для моделирования местных гидравлических потерь, возникающих при входе потока в трубопровод или выходе потока из трубопровода.
Модель учитывает влияние геометрии входного устройства, формы коллектора, скругления кромок, угла входа и других конструктивных особенностей на величину местного сопротивления.
Порты
| Обозначение порта | Тип | Наименование |
|---|---|---|
| Port1 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, вход в элемент |
| Port2 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, выход из элемента |
Поток может проходить через элемент в обоих направлениях.
Пользовательские параметры модели
| Параметр | Тип | Описание |
|---|---|---|
| A_lam | base.real | Коэффициент гиперболы (A_{lam}/Re). Коэффициент сопротивления в области ламинарного течения |
| D | base.real | Гидравлический диаметр, м |
| Fluid | — | Имя объекта свойств среды |
| L | base.real | Длина элемента, м |
| P0 | base.real | Начальное давление, Па |
| T0 | base.real | Начальная температура, К |
| W_undisturbed | base.real | Скорость невозмущенного потока на выходе, м/с |
| a | base.real | Толщина стенки трубопровода или угол входа/выхода, м или град |
| r | base.real | Радиус скругления на входе, длина конусной части или расстояние от стенки до входа в трубу, м |
| types | string | Тип входного/выходного устройства |
Параметр types может принимать следующие значения:
- 0 — вход в прямую трубу постоянного поперечного сечения (D, r, a);
- 1 — вход в трубу, заделанную заподлицо под углом, при отсутствии 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 в конический коллектор с торцевой стенкой (D, r, a);
- 5 — вход в конический коллектор без торцевой стенки (D, r, a).
Физическая модель
Потери давления определяются через коэффициент местного сопротивления
\Delta P = \zeta \frac{\rho v^2}{2}
где:
- \Delta P — потери давления на элементе, Па;
- \zeta — коэффициент местного сопротивления входа или выхода;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- v — средняя скорость потока, м/с.
Средняя скорость потока определяется выражением
v = \frac{\dot{m}}{\rho A}
где:
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с;
- A — площадь проходного сечения трубы, м²;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³.
Площадь проходного сечения трубы определяется выражением
A = \frac{\pi D^2}{4}
где:
- A — площадь проходного сечения трубы, м²;
- D — гидравлический диаметр трубы, м.
В ламинарной области течения коэффициент местного сопротивления определяется зависимостью
\zeta_{lam} = \frac{A_{lam}}{Re}
где:
- \zeta_{lam} — коэффициент местного сопротивления в ламинарной области;
- A_{lam} — коэффициент гиперболической аппроксимации;
- Re — число Рейнольдса.
Значение коэффициента местного сопротивления зависит от выбранного типа входного устройства (types) и его геометрических параметров.
Плотность и другие термодинамические свойства рабочей среды определяются с использованием объекта свойств Fluid.
3.4.8. PT01GR
Назначение
Решетка.
Рисунок 3.4.8 — Компонент PT01GR в библиотеке «Пневматика».
Обозначение
Компонент предназначен для моделирования гидравлического сопротивления, создаваемого сетками, решетками, перфорированными пластинами и другими элементами с частичным перекрытием проходного сечения.
Модель учитывает потери давления, возникающие при прохождении рабочей среды через отверстия решетки.
Порты
| Обозначение порта | Тип | Наименование |
|---|---|---|
| Port1 | base.ThermalFluid2 | Теплогидравлический порт, вход в элемент |
| Port2 | base.ThermalFluid2 | Теплогидравлический порт, выход из элемента |
Поток может проходить через элемент в обоих направлениях.
Пользовательские параметры модели
| Параметр | Тип | Описание |
|---|---|---|
| A_lam | base.real | Коэффициент гиперболы (A_{lam}/Re). Коэффициент сопротивления в области ламинарного течения |
| Fcs | base.real | Площадь живого сечения, м² |
| Fluid | — | Имя объекта свойств среды |
| Ftcs | base.real | Площадь полного сечения, м² |
| L | base.real | Длина элемента, м |
| P0 | base.real | Начальное давление, Па |
| T0 | base.real | Начальная температура, К |
Физическая модель
Основной характеристикой решетки является коэффициент свободного прохода
\sigma = \frac{F_{cs}}{F_{tcs}}
где:
- \sigma — коэффициент свободного прохода решетки;
- F_{cs} — площадь живого сечения, м²;
- F_{tcs} — площадь полного сечения, м².
Скорость потока в живом сечении определяется выражением
v = \frac{\dot{m}}{\rho F_{cs}}
где:
- v — скорость потока в живом сечении, м/с;
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- F_{cs} — площадь живого сечения, м².
Потери давления на решетке определяются выражением
\Delta P = \zeta \frac{\rho v^2}{2}
где:
- \Delta P — перепад давления на решетке, Па;
- \zeta — коэффициент местного сопротивления решетки;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- v — скорость потока в живом сечении, м/с.
В ламинарной области течения коэффициент сопротивления определяется зависимостью
\zeta_{lam} = \frac{A_{lam}}{Re}
где:
- \zeta_{lam} — коэффициент сопротивления в ламинарной области;
- A_{lam} — коэффициент гиперболической аппроксимации;
- Re — число Рейнольдса.
Плотность и другие термодинамические свойства рабочей среды определяются с использованием объекта свойств Fluid.
3.4.9. PT01CV
Назначение
Обратный клапан.
Рисунок 3.4.9 — Компонент PT01CV в библиотеке «Пневматика».
Обозначение
Компонент предназначен для моделирования пружинного обратного клапана в термопневматической системе.
Модель обеспечивает пропускание рабочей среды только в прямом направлении и учитывает постепенное открытие клапана при достижении заданного перепада давления.
Порты
| Обозначение порта | Тип | Наименование |
|---|---|---|
| Port1 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, вход в элемент |
| Port2 | base.ThermalFluid2 | Термопневматический порт, выход из элемента |
Прямым направлением потока считается направление от порта Port1 к порту Port2.
Пользовательские параметры модели
| Параметр | Тип | Описание |
|---|---|---|
| D | base.real | Гидравлический диаметр, м |
| Fluid | — | Имя объекта свойств среды |
| L | base.real | Длина элемента, м |
| MDT | base.real | Коэффициент расхода |
| P0 | base.real | Начальное давление, Па |
| POT | base.real | Перепад давления начала открытия, Па |
| PPT | base.real | Перепад давления полного открытия, Па |
| T0 | base.real | Начальная температура, К |
| eps | base.real | Абсолютная шероховатость, м |
Физическая модель
Перепад давления на клапане определяется выражением
\Delta P = P_1 - P_2
где:
- \Delta P — перепад давления на клапане, Па;
- P_1 — давление на входе клапана, Па;
- P_2 — давление на выходе клапана, Па.
Если перепад давления меньше давления начала открытия
\Delta P < P_{open},
клапан считается закрытым, и массовый расход через него отсутствует:
\dot{m} = 0
где:
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с.
Если перепад давления находится в диапазоне от давления начала открытия до давления полного открытия
P_{open} \leq \Delta P < P_{full},
клапан открывается частично. Степень открытия определяется выражением
\chi = \frac{\Delta P - P_{open}}{P_{full} - P_{open}}
где:
- \chi — степень открытия клапана;
- P_{open} — перепад давления начала открытия, Па;
- P_{full} — перепад давления полного открытия, Па.
При этом
0 \leq \chi \leq 1
При полном открытии клапана
\Delta P \geq P_{full}
принимается
\chi = 1
Площадь проходного сечения клапана определяется выражением
A = \frac{\pi D^2}{4}
где:
- A — площадь проходного сечения, м²;
- D — гидравлический диаметр клапана, м.
Массовый расход через клапан определяется выражением
\dot{m} = \chi , \mu , A \sqrt{2 \rho \Delta P}
где:
- \dot{m} — массовый расход рабочей среды, кг/с;
- \chi — степень открытия клапана;
- \mu — коэффициент расхода;
- A — площадь проходного сечения клапана, м²;
- \rho — плотность рабочей среды, кг/м³;
- \Delta P — перепад давления на клапане, Па.
Плотность и другие термодинамические свойства рабочей среды определяются с использованием объекта свойств Fluid.