Шаровой кран (ИГ)

Внешний вид блока в REPEAT VISION

 Блок Шаровой кран (ИГ) моделирует работу данного запорно-регулирующего устройства в изотермической жидкостной сети.

Примечание

Пользователь имеет возможность настраивать максимальную площадь течения жидкости через кран и максимальную пропускную способность крана в размерностях:

• [м\(^3\)/ч] - для коэффициента \(K_v\);

• [гал/мин] - для коэффициента \(С_v\),

посредством которых можно вычислить коэффициент восстановления \(C_d\) по следующим формулам (1) и (2) :

(1)\[C_d=\frac{K_v}{A}\cdot\sqrt{\frac{\rho_{water, 15^0C}}{2\cdot \Delta p_{K_v}}}\]

(2)\[C_d=\frac{C_v}{A}\cdot\sqrt{\frac{\rho_{water, 60^0F}}{2\cdot \Delta p_{C_v}}}\]

 Степень открытия крана в градусах задается через внешний порт автоматики.

Примечание

Нулевой сигнал означает полностью закрытый кран.

 Расчёт открытой площади для течения жидкости выполнен согласно справочнику Идельчика для цилиндрической трубы по следующему рисунку :

Расчёт открытой площади для течения жидкости

Примечание

Также пользователь может выбрать табличной задание данных, задав пару векторов тремя разными способами:

Первый способ:

Вектор коэффициентов \(K_v\) и вектор углов поворота крана

Второй способ:

Вектор коэффициентов \(C_v\) и вектор углов поворота крана

Третий способ:

Вектор площадей сечения крана и вектор углов поворота крана

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

где:

 \(C_d\) – коэффициент потерь при восстановлении давления;

 \(A_{orifice}\) – площадь отверстия, [м\(^2\)];

 \(A_{port}\) — площадь поперечного сечения портов A и B, [м\(^2\)];

 \(\bar ρ\) – средняя плотность жидкости, [кг/м\(^3\)].

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

1.  Свойства

Свойство	Значение по умолчанию	Описание	Единицы измерения
Тип параметризации: Расчётный; Табличный	Расчётный	-	-
Параметризация коэффициентов расхода: \(K_v\); \(C_v\); \(C_d и площадь\)	\(K_v\)	-	-
Максимальная пропускная способность, доступно когда Тип параметризации - Расчётный, Параметризация коэффициентов расхода - $K_v$	49	-	\(м^3/ч\)
Максимальный коэффициент расхода, доступно когда Тип параметризации - Расчётный, Параметризация коэффициентов расхода - $C_v$	32	-	гал/мин
Коэффициент восстановления, доступно когда Тип параметризации - Расчётный, Параметризация коэффициентов расхода - $C_d$ и площадь	0.64	-	-
Площадь сечения портов, доступно когда Тип параметризации - Расчётный	0.09	-	м\(^2\)
Площадь отверстия в шаре, доступно когда Тип параметризации - Расчётный	0.07	-	м\(^2\)
Площадь утечки при закрытом клапане, доступно когда Тип параметризации - Расчётный	1e-10	-	м\(^2\)
Критическое число Рейнольдса	150.0	-	-
Вектор коэффциентов расхода \(K_v\), доступно когда Тип параметризации - Табличный, Параметризация коэффициентов расхода - $K_v$	{1.0E-6; 0.34; 0.76; 1.6; 2.45; 4.1; 5.75; 9.4; 13.0; 28.0; 50.0}	-	м\(^3\)/ч
Вектор коэффциентов \(C_v\), доступно когда Тип параметризации - Табличный, Параметризация коэффициентов расхода - $C_v$	{1.0E-6; 0.58; 1.15; 1.9; 2.8; 4.3; 7.0; 10.5; 17.0; 26.0; 32.0}	-	-
Вектор угла поворота крана, доступно когда Тип параметризации - Табличный	{0.0; 0.15707963267948966; 0.3141592653589793; 0.47123889803846897; 0.6283185307179586; 0.7853981633974483; 0.9424777960769379; 1.0995574287564276; 1.2566370614359172; 1.413716694115407; 1.5707963267948966}	вкл. от 0 до \(\pi\)/2	рад
Вектор площади течения, доступно когда Тип параметризации - Табличный, Параметризация коэффициентов расхода - $C_d$ и площадь	{1.0E-16; 6.25E-5; 1.25E-4; 1.875E-4; 2.5E-4; 3.125E-4; 3.75E-4; 4.37E-4; 5.0E-4; 5.625E-4; 6.25E-4}	-	-

2.  Входы и выходы

Параметры	Вход/Выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Угол открытия	Вход	-	-	Автоматика
Вход	Вход	-	-	Изотермическая гидравлика
Выход	Выход	-	-	Изотермическая гидравлика

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