储气罐排气计算-Amesim仿真

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2024-03-14 / 0 评论 / 67 阅读 / 正在检测是否收录...

概述

近期遇到一个挺有意思的项目:
已知:
空气,常温,气流量:0.275kg/s 一直损耗1分钟,压力允许从0.8MPa下降到0.5MPa, 问需要多大的气罐?

我第一思维就是最简单初中生解答:
累计一分钟排放的气体容积:0.275X60=16.5kg
查询空气密度:7.01kg/m³(0.5MPa时)
然后将这些气体再压缩会气罐中,就可以得到气罐所需要的容积了:
此时的容积是:16.5/7.01=2.4m³

但这样的思考有两个因素没考虑:

  1. 压降的变化因素没考虑。
  2. 计算结果只是实际变化的气罐容积,但气罐的初始容积或总容积没有计算。

原本以为这是一个非常简单的计算题,网上应该有excel表格或计算公式,结果网上搜了一圈,竟然没有自己想要的答案,液压上的蓄能器计算软件我是有的,但这种储气罐如何处理呢?

正文

最快速最简单的当然是用Amesim建模了

第一步 建模

建模的第一步,我就遇到了麻烦,一个储气瓶,出口接一个节流阀,节流阀是固定的口径,随着排气量的变化,储气罐压力下降,节流阀入口压力就会持续下降,那它的流量就没法恒定,我们的已知条件是恒定的排气流量,持续一分钟,思考了一下,就需要在节流发的前段增加减压阀,这样就可以保证恒定持续的排气了。

第二步 设置参数

仿真的未知参数就先假设,根据仿真结果再修正。
1.假设储气罐为5m³
2.储气罐初始压力0.8MPa
3.减压阀出口设置0.5MPa
4.节流阀口径设置
节流阀口径设置又成了一个难题,要设置多大口径才能满足流量值达到0.275kg/s呢,对我博客了解的朋友都知道,我之前大量文章讨论过用Simcenter Amesim 仿真节流孔径、压损以及流量的关系 但这限于液压工况,气体,我还真是用的很少。

办法当然有,谁让我以前研究过调节阀呢,节流阀的压差有,流量有,那不刚好可以计算它的Cv值吗? 刚好Amesim中可以设置Cv值,这就需要看我另一篇文章谈一谈工业调节阀(调节阀计算书和选型)(二)

这样很容易就得到了节流阀的Cv值。

第三步 开始仿真

仿真时长设置到120秒。然后拉取气罐的气流曲线,从曲线上可以清晰的看出,经过多次参数修正,
气体一直是以0.26-0.27kg/s的气流量排放的,大约持续75秒,出现了气流量开始下降。
此时,气罐的容积为:8m³

气罐排气Amesim仿真

结论:

到此,计算完满结束,但总感觉有更简单的方法可以快速计算出结果,只是这个领域接触的不多,好在总算得出了结论,貌似准确性是靠谱的,但仍需要进行实践检测,希望后期能有条件测试。再进一步修正。

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