Предохранительный клапан (ТГ)#

block — Внешний вид блока в REPEAT VISION#

Блок Предохранительный клапан (ТГ) представляет собой клапан сброса давления в теплогидравлической сети. Клапан остается закрытым, когда контролируемый перепад давления меньше заданного значения, а если это значения достигается или превышается, то клапан начинает открываться. В зависимости от настройки блока Спецификация работы клапана, уставка давления является либо перепадом давления между портами A и B, либо перепадом между портом A и атмосферным давлением, т.е. значением избыточного давления в порту А.

В зависимости от выбранного пользователем значения свойства Параметризация открытия клапана блок может работать в следующих вариантах:

Постоянная уставка перепада (задаётся свойством Уставка перепада давления между портами), либо уставка давления (свойство Уставка давления в порту А); линейная зависимость площади сечения клапана от фактического расчётного перепада давления;
Контролируемая через порт Автоматики уставка перепада (давления); линейная зависимость площади сечения клапана от фактического расчётного перепада давления;
Постоянная уставка перепада (давления); табличная параметризация площади сечения клапана посредством зависимости от расчётного перепада с использованием интерполяции для промежуточных значений;
Постоянная уставка перепада (давления); табличная параметризация расхода жидкости через клапан посредством зависимости от расчётного перепада с использованием интерполяции для промежуточных значений.

Для вариантов работы клапана 1 и 2 площадь течения жидкости через клапан определяется по формуле (1) :

(1)#\[A_{valve}=P_{norm} \cdot (A_{max}-A_{leak})+ A_{leak}\]

где:

\(P_{norm}\) - нормализованное давление;

\(A_{leak}\) - площадь утечки;

\(A_{max}\) - максимальная площадь сечения клапана.

Нормализованное давление \(P_{norm}\), которое управляет площадью открытия клапана, рассчитывается следующим образом (2) :

(2)#\[P_{norm}=(P_{control}-P_{set})/(P_{max}-P_{set})\]

где:

\(P_{control}\) - это контрольный перепад (см. выше – либо перепад между портами А и B, либо давление в порту А);

\(P_{set}\) - уставка перепада давления. В зависимости от значения параметра Параметризация открытия клапана (Постоянный или Контролируемый) данная величина либо задается через свойство блока Уставка перепада давления между портами, либо принимает значения сигнала из порта S;

\(P_{max}\) - максимум диапазона регулирования давления, численно является суммой уставки перепада давления и диапазона регулирования (\(P_{max} = P_{set} + P_{range}\));

\(P_{range}\) - значение параметра Диапазон регулирования давления.

Блок сохраняет массу так, что (3):

(3)#\[ \dot m_{A}\:+\:\dot m_{B}\:=\:\rho\:\cdot\:\nu_{A}\:\cdot\:A_{A}\:+\: \rho\:\cdot\:\nu_{B}\:\cdot\:A_{B}\:=\:0 \]

Этот баланс масс подразумевает, что скорость увеличивается при уменьшении площади и уменьшается, когда поток разряжается на большую площадь. В соответствии с принципом Бернулли это изменение скорости приводит к появлению области более низкого давления в отверстии и более высокого давления в зоне расширения. Результирующее увеличение давления, которое называется восстановлением давления, зависит от коэффициента потерь при восстановлении давления и соотношения площадей отверстия и порта.»

Расчёт массового расхода

Блок вычисляет массовый расход как (4):

(4)#\[ \dot m\:=\:\frac{C_{d}\:\cdot A_{orifice}\:\cdot \:\sqrt{2\:\cdot \:\bar\rho}}{\sqrt{PR_{loss}\:\cdot \:(1-(\frac{A_{orifice}}{A_{port}})^2)}}\:\cdot \:\sqrt{p_{A}-p_{B}}\:\approx\:\frac{C_{d}\cdot A_{orifice}\cdot \:\sqrt{2\cdot \:\rho}}{\sqrt{PR_{loss}\cdot (1-(\frac{A_{orifice}}{A_{port}})^2)}}\cdot \:\frac{p_{A}-p_{B}}{[(p_{A}-p_{B})^2+\:\Delta p_{crit}]^{1/4}} \]

где:

\(C_d\) – коэффициент разряда;

\(A_{orifice}\) – площадь отверстия;

\(A_{port}\) — площадь поперечного сечения портов A и B;

\(\barρ\) – средняя плотность жидкости.

Потеря давления

Потеря давления описывает снижение давления в клапане из-за уменьшения площади. Потеря давления, \(PR_{loss}\), рассчитывается как (5):

(5)#\[ PR_{loss}\:=\:\frac{\sqrt{1-(\frac{A_{orifice}}{A_{port}})^2\cdot (1-C_{d}^2)}-C_{d}\cdot \:\frac{A_{orifice}}{A_{port}}}{\sqrt{1-(\frac{A_{orifice}}{A_{port}})^2\cdot (1-C_{d}^2)}+C_{d}\cdot \:\frac{A_{orifice}}{A_{port}}} \]

Критическое давление

Критический перепад давления, \(Δp_{crit}\) , представляет собой перепад давления, связанный с критическим числом Рейнольдса, Re\(_{crit}\), которое является точкой перехода между ламинарным и турбулентным потоком в жидкости (6):

(6)#\[ \Delta p_{crit}\:=\:\frac{\Pi\:\cdot \:\bar\rho}{8\cdot A_{orifice}}\cdot \:(\frac{\nu\:\cdot Re_{crit}}{C_{d}})^2 \]

Закон сохранения энергии(7):

(7)#\[ {\phi}_{A}+{\phi}_{B}=0 \]

где:

\(\phi_А\) - поток энергии на входе, [Вт];

\(\phi_В\) - поток энергии на выходе, [Вт].

1. Свойства#

Свойство	Значение по умолчанию	Описание	Единицы измерения
Параметризация открытия клапана: Постоянный перепад, линейная параметризация; Контролируемый перепад, линейная параметризация; Постоянный перепад, табличная параметризация (площадь/перепад); Постоянный перепад, табличная параметризация (расход/перепад)	Постоянный перепад, линейная параметризация	-	-
Спецификация работы клапана: Контроль перепада между портами; Контроль давления во входном порте А, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация` или `Постоянный перепад, табличная параметризация (площадь/перепад)`	Контроль перепада между портами	-	-
Восстановление давления, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация`, `Контролируемый перепад, линейная параметризация` или `Постоянный перепад, табличная параметризация (площадь/перепад)`	выкл	-	-
Уставка перепада давления между портами, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация`, `Спецификация работы клапана` - `Контроль перепада между портами`	0	-	Па
Уставка давления в порту А, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация`, `Спецификация работы клапана` - `Контроль давления во входном порте А`	0	-	Па
Диапазон регулирования давления, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация` или `Контролируемый перепад, линейная параметризация`	100000	-	Па
Максимальная площадь сечения, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация` или `Контролируемый перепад, линейная параметризация`	0.0001	-	м\(^2\)
Площадь утечки при закрытом клапане, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация` или `Контролируемый перепад, линейная параметризация`	1e-10	-	м\(^2\)
Площадь сечения портов, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация`, `Контролируемый перепад, линейная параметризация` или `Постоянный перепад, табличная параметризация (площадь/перепад)`	0.1	-	м\(^2\)
Коэффициент восстановления, доступно при выборе `Восстановление давления` - `вкл`	0.64	-	-
Критическое число Рейнольдса, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация`, `Контролируемый перепад, линейная параметризация` или `Постоянный перепад, табличная параметризация (площадь/перепад)`	150.0	Число Рейнольдса, при котором происходит переход от ламинарного режима течения к турбулентному	-
Коэффициент сглаживания (от 0 вкл. до 1 вкл.), доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, линейная параметризация` или `Контролируемый перепад, линейная параметризация`	0.01	-	-
Вектор перепадов давления, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, табличная параметризация (площадь/перепад)` или `Постоянный перепад, табличная параметризация (расход/перепад)`, `Спецификация работы клапана` - `Контроль перепада между портами`	2e5, 4e5, 6e5, 8e5, 1e6, 1.2e6	-	Па
Вектор давлений в порте A, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, табличная параметризация (площадь/перепад)` или `Постоянный перепад, табличная параметризация (расход/перепад)`, `Спецификация работы клапана` - `Контроль давления во входном порте А`	2e5, 4e5, 6e5, 8e5, 1e6, 1.2e6	-	Па
Вектор площадей сечения клапана, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, табличная параметризация (площадь/перепад)`	1e-10, 2e-6, 4e-6, 6e-6, 8e-6, 1e-5	-	м\(^2\)
Вектор расхода через клапан, доступно при выборе `Параметризация открытия клапана` - `Постоянный перепад, табличная параметризация (расход/перепад)`	1e-9, 3.6e-5, 8.9e-5, 1.5e-4, 2.3e-4, 3.1e-4	-	м\(^3\)/с

2. Входы и выходы#

Параметры	Вход/Выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Вход	Вход	-	-	Теплогидравлика
Перепад давления	Вход	-	Па	Автоматика
Выход	Выход	-	-	Теплогидравлика

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