Камера постоянного объема (П)#

block

Внешний вид блока в REPEAT VISION#

 Блок Камера постоянного объема (П) моделирует накопление массы и энергии в камере, содержащей фиксированный объем теплоносителя.

 Пользователь может задать от 1 до 4х входных портов, через которые протекает теплоноситель.

 Объем теплоносителя может обмениваться теплом с тепловой сетью, например, теплообмен с окружающей средой через Тепловой порт блока.

 Среда поступает в камеру, когда давление перед входом превышает давление в камере, и выходит, когда перепад давления меняется на противоположный.

 Предполагается, что сопротивление потоку между входом и внутренней частью камеры пренебрежимо мало. Таким образом, давление внутри камеры равно давлению на входных портах.

 Аналогично, тепловое сопротивление между тепловым портом и внутренней частью камеры пренебрежимо мало и температура внутри равна температуре в тепловом порте.

  1. Расчёт массового расхода

 Закон сохранения массы (1):

(1)#\[\dot{m_1}+\dot{m_2}+\dot{m_3}+\dot{m_4}=(\frac{\delta M}{\delta p}\cdot\frac{dp}{dt}+\frac{\delta M}{\delta T} \cdot \frac{dT}{dt})\]

где:

 \(\frac{\delta M}{\delta p}\) - частная производная массы газа по давлению при постоянной температуре и объёме;

 \(\frac{\delta M}{\delta T}\) - частная производная массы газа по температуре при постоянном давлении и температуре;

 \(\dot{m_1}\), \(\dot{m_2}\), \(\dot{m_3}\), \(\dot{m_4}\) - массовые расходы через входные порты, [кг/с].

 Для идеального газа (2),(3):

(2)#\[\frac{\delta M}{\delta p}=V \cdot \frac{\rho}{p}\]
(3)#\[\frac{\delta M}{\delta T}=-V \cdot \frac{\rho}{T}\]

где:

 p - давление среды в камере, [Па];

 T - температура среды в камере, [℃];

 ρ - плотность среды в камере, [кг/м\(^3\)];

 V - объем камеры, [м\(^3\)].

  1. Энергетический баланс

 Закон сохранения энергии (4) :

(4)#\[\phi_1+\phi_2+\phi_3+\phi_4+Q=\frac{\delta U}{\delta p} \cdot\frac{dp}{dt}+\frac{\delta U}{\delta T} \cdot\frac{dT}{dt}\]

где:

 \(\frac{\delta U}{\delta p}\) - частная производная внутренней энергии газа по давлению при постоянной температуре и объёме;

 \(\frac{\delta U}{\delta T}\) - частная производная внутренней энергии газа по температуре при постоянном давлении и температуре;

 Q - тепловой поток через тепловой порт;

 \(\phi_1\), \(\phi_2\), \(\phi_3\), \(\phi_4\) - потоки энергии через входные порты.

 Для идеального газа (5), (6):

(5)#\[\frac{\delta U}{\delta p}=V \cdot (\frac{h}{Z \cdot R \cdot T}-1)\]
(6)#\[\frac{\delta U}{\delta T}=V \cdot \rho \cdot (с_p -\frac{h}{T})\]

где:

 Z - коэффициент сжимаемости;

 R - удельная газовая постоянная;

 h - энтальпия среды в камере;

 \(c_p\) - удельная изобарная теплоемкость.

  1. Баланс импульса

 p=p\(_1\)=p\(_2\)=p\(_3\)=p\(_4\)

где \(p_1\), p\(_2\), p\(_3\), p\(_4\) - давление входных портов.

1.  Свойства#

Свойство

Значение по умолчанию

Описание

Единицы измерения

Число входных портов:
1;
2;
3;
4

1

-

-

Объём камеры

2.0

-

м\(^3\)

Площадь проходного сечения входного порта 1

0.01

-

м\(^2\)

Площадь проходного сечения входного порта 2, доступно когда Число входных портов - 2, 3 или 4

0.01

-

м\(^2\)

Площадь проходного сечения входного порта 3, доступно когда Число входных портов - 3 или 4

0.01

-

м\(^2\)

Площадь проходного сечения входного порта 4, доступно когда Число входных портов - 4

0.01

-

м\(^2\)

Начальная температура среды в камере

20.0

-

°C

Начальное избыточное давление среды в камере

0.0

-

Па

2.  Входы и выходы#

Параметры

Вход/Выход

Описание

Единицы измерения

Тип порта

Вход

Вход

-

-

Пневматика

Вход, доступен когда Число входных портов - 2, 3 или 4

Вход

-

-

Пневматика

Вход, доступен когда Число входных портов - 3 или 4

Вход

-

-

Пневматика

Вход, доступен когда Число входных портов - 4

Вход

-

-

Пневматика

Тепловой порт

Вход

-

-

Теплопередача

Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков

3.  Примеры использования#

 С примерами использования данного блока можно ознакомиться в следующих разделах:

Уроки

Библиотека

Название урока

Пневматика

Истечение газа в баллон через трубку с сужением

Практическое руководство

Раздел

Название руководства

Проектирование систем жизнеобеспечения

Разработка модели теплового состояния помещения