HS – Ступень компрессора





Порты, Свойства, Параметры, Совместимые блоки, Математическая модель, Сопутствующие материалы
палитра схема

Описание

Блок реализует модель ступени компрессора, создающего напор в соответствии с напорной характеристикой, и предназначен для создания расхода в гидравлическом контуре. Является дочерним для блоков HS – Канал, HS – Труба и HS – Кольцевой зазор.

Характеристика компрессора представляет собой набор из четырёх таблиц, хранящихся в соответствующем табличном файле с расширением «tbl»:

1. Напорная характеристика.

Представляет собой степень повышения давления в компрессоре как функцию:

аргумент X: приведённого расхода;

аргумент Y: приведённой частоты вращения;



2. Характеристика КПД.

Представляет собой КПД компрессора или относительный перепад энтальпий как функцию:

аргумент X: приведённого расхода или степени сжатия;

аргумент Y: приведённой частоты вращения;



3. Моментная или мощностная характеристика.

Представляет собой приведённый момент или приведённую мощность на валу компрессора как функцию:

аргумент X: приведённого расхода;

аргумент Y: приведённой частоты вращения;



4. Таблица, определяющая типы приведённых параметров и коэффициенты пересчёта.

Рисунок: Пример таблицы №4, определяющей типы приведённых параметров и коэффициенты пересчёта



По горизонтали цифрами 1, 2, 3 обозначены номера таблиц (Рисунок 2):

  1. Таблица с напорной характеристикой.
  2. Таблица с характеристикой КПД.
  3. Таблица с мощностной или моментной характеристикой.

Рисунок: Номера таблиц обозначены по горизонтали цифрами 1, 2, 3



По вертикали цифрами 1 - 6 обозначены номера параметров (Рисунок 3):

Рисунок: Номера параметров обозначены по вертикали цифрами 1 - 6



Для таблицы №1:

1. Тип аргумента X в таблице:







где G – абсолютный массовый расход через компрессор [кг/с];

Tin – статическая температура на входе в компрессор [K];

Pin – статическое давление на входе в компрессор [Па];

T*in – полная температура на входе в компрессор [K];

P*in – полное давление на входе в компрессор [Па];

kg – коэффициент пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

2. Значение коэффициента kg:

Пример 1: если при использовании первого типа приведённого расхода таблица заполнена в кг/ч, то kg=3600.

Пример 2: если при использовании второго типа приведённого расхода таблица заполнена в (кг⋅K0.5)/(c⋅бар), то kg=10⁵.

3. Тип аргумента Y в таблице:









где w – абсолютная частота вращения компрессора [Гц];

∆Tад=Tin⋅(e(kад - 1)/kад - 1) – адиабатический перепад температур [K];

kад – показатель адиабаты;

kw – коэффициент пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

4. Значение коэффициента kw:

Пример: если при использовании первого типа приведённой частоты таблица заполнена в об/мин, то kw=60.

5. Тип функции Z в таблице:





где Pout – статическое давление на выходе из компрессора [Па],

P*out – полное давление на выходе из компрессора [Па].

6. Значение коэффициента kπ:

Всегда равно 1.

Для таблицы №2:

1. Тип аргумента X в таблице:











где kπ – коэффициент пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

2. Значение коэффициента kg или kπ.

3. Тип аргумента Y в таблице:













4. Значение коэффициента kw.

5. Тип функции Z в таблице:





где ƞ=(Cp⋅∆Tад)/(hout - hin) – КПД компрессора;

ĥ=(hout - hin)/hin – относительный перепад энтальпий;

hin – энтальпия теплоносителя на входе в компрессор [Дж/кг];

hout – энтальпия теплоносителя на выходе из компрессора [Дж/кг];

kƞ, kh – коэффициенты пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

6. Значение коэффициента kƞ или kĥ:

Пример: если таблица КПД заполнена в %, то kƞ=100.

Прим.: для функции Z в таблицу заносится не kƞ или kh, а kƞ-1 или kh-1.

Для таблицы №3:

1. Тип аргумента X в таблице:











2. Значение коэффициента kg.

3. Тип аргумента Y в таблице:









4. Значение коэффициента kw.

5. Тип функции Z в таблице:













где N – мощность на валу компрессора [Вт];

M – момент на валу компрессора [Н⋅м];

kN, kM – коэффициенты пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

6. Значение коэффициента kN или kM:

Пример: если при использовании первого типа приведённой мощности таблица заполнена в кВт, то kN=0.001.

Прим.: для функции Z в таблицу заносится не kN или kM, а kN-1 или kM-1.

Для просмотра и редактирования файлов расширения «tbl» имеется встроенный в SimInTech «Редактор таблиц». По умолчанию характеристики компрессоров располагаются в директории: «\SimInTech\bin\DataBase\HS\ENGINES\COMPRESSORS\».

При помощи блока HS – Ротор возможно организовать механическую связь вала компрессора с валом, например, электродвигателя или турбины. В таком случае частота вращения вала является величиной, рассчитываемой в блоке ротора. В противоположном случае, когда компрессор механически не соединен с ротором, частота вращения компрессора определяется свойством Частота вращения (относительная), то есть может быть задана непосредственно в свойствах блока или рассчитана в ином месте, например в скрипте или схеме автоматики.

Рисунок: Пример реализации модели турбокомпрессора за счет механической связи компрессора с турбиной при помощи ротора



При стыковке компрессора с ротором важную роль играет тормозная харакеристика. Свойство Тип характеристики даёт пользователю возможность выбора способа задания тормозной харакетристики:

  • использовать табличную моментную или мощностную характеристику из файла (таблица №3 соответствующего tbl-файла);
  • получить текущую мощность на валу, задав свойство Мощность (при w=1, G=0), Вт:






где N – текущее значение мощности на валу [Вт];

N0 – мощность при номинальной частоте вращения и нулевом расходе [Вт];

N' – мощность на валу, посчитанная через расход и перепад энтальпий [Вт];

N'' – мощность на валу, посчитанная через N0 и относительную частоту вращения ротора [Вт];

G – массовый расход [кг/с];

∆h – перепад энтальпий [Дж/кг].

Порты наверх ↑

  • MPORT - механический порт для подключения совместимых блоков

Свойства наверх ↑

Название Имя Описание Способ расчёта
Номер элемента Element Номер элемента гидравлического канала, которому принадлежит объект. Объект оказывает влияние на гидравлическую связь между элементом канала с указанным номером и предыдущим элементом Константа
Наличие механического порта MPort Механический порт необходим для подключения объекта к ротору Константа
Номинальная частота вращения, Гц wnom   Константа
Частота вращения (относительная) w Относительная частота вращения объекта (используется при условии отсутствия подключения к ротору) Переменная
Характеристика FileName Имя файла с универсальной характеристикой объекта Константа
Тип характеристики MType Способ задания тормозной характеристики Константа
Мощность (при w=1, G=0), Вт N0 Мощность на валу при нулевом расходе через объект и номинальной частоте частоте вращения (используется при не табличном способе задания тормозной характеристики) Переменная
Цвет tcolor Цвет графического примитива Константа

Параметры наверх ↑

Название Имя Описание
Напор, Па _pnas Создаваемый агрегатом напор в Па
Коэффициент сжатия _e  
Объёмный расход, м³/с _qnas  
Массовый расход, кг/с _gnas  
Частота вращения относительная _w_otn  
Частота вращения абсолютная, Гц _w_abs  
Мощность на валу, Вт _power  
Момент на валу, Н⋅м _moment  
КПД _kpd  
Коэффициент адиабаты _Kad  
Адиабатический перепад, К _dTad  
Давление на входе, Па _Pin  
Температура на входе, °C _Tin  
Энтальпия на входе, Дж/кг _Hin  
Давление на выходе, Па _Pou  
Температура на выходе, °C _Tou  
Энтальпия на выходе, Дж/кг _Hou  
Аргумент X для напорной характеристики _e_G Величина рассчитанного аргумента X для напорной характеристики
Аргумент Y для для напорной характеристики _e_W Величина рассчитанного аргумента Y для напорной характеристики
Аргумент X для характеристики КПД _kpd_G Величина рассчитанного аргумента X для характеристики КПД
Аргумент Y для характеристики КПД _kpd_W Величина рассчитанного аргумента Y для характеристики КПД
Аргумент X для тормозной характеристики _N_G Величина рассчитанного аргумента X для тормозной характеристики
Аргумент Y для тормозной характеристики _N_W Величина рассчитанного аргумента Y для тормозной характеристики

Совместимые блоки наверх ↑

При помощи механической связи блок может соединяться со следующими блоками:

Является дочерним для блоков HS – Канал, HS – Труба и HS – Кольцевой зазор.

Математическая модель наверх ↑

Установка блока на канал или трубу обеспечивает вычисляемую по заданной табличной характеристике добавку давления к границе указанного в свойствах элемента гидравлического канала/трубы:



Добавка тепловой мощности к указанному элементу гидравлического канала/трубы вычисляется через КПД или относительный перепад энтальпий:



где kƞ, kh – коэффициенты пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

Вышеуказанные добавки давления и тепловой мощности передаются расчётному ядру для подстановки в уравнения сохранения импульса и энергиии соответственно.

В случае подключения компрессора к ротору текущее значение мощности (момента) на валу передаётся в блок ротора, где решается уравнение моментов, с целью определения текущей частоты вращения.

Сопутствующие материалы наверх ↑