МИНИСТЕРСТВО НАУКИ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
Лабораторные работы по курсу
«Моделирование химико-технологических процессов»
Выполнил:
Проверил:
Москва_202
Лабораторные работы №1
Компьютерное моделирование простой гидравлической системы в стационарном режиме
Вариант № 14
 1. Схема гидравлической установки:
Допущения
1. Газ идеален.
2. Во всех трубах протекает однофазный поток жидкости, температура которого одинакова на всех участках.
3. Форма закрытой ёмкости цилиндрическая с площадью поперечного сечения S.
4. Все трубы располагаются на одном уровне, в системе нет рециклических потоков, или рециклов, не учитываются местные сопротивления и перепады давлений в трубах, т.е. рассматриваются, так называемые короткие трубопроводы.
5. В емкостях, не занятых жидкостью, давление газа pN.
6. Системы включают только клапаны(вентили) с постоянными, не изменяющимися коэффициентами пропускной способности и закрытые емкости.
Дано: P1-P6, K1-K7, H1, H2, ρ, g, PN Найти:
V1-V7, P7-P10, H1, H2
2. При расчёте используются следующие уравнения: Ур. Бернулли
 
в в
V=K sgn(Pвх – Pвых) √|𝑃х − 𝑃ых| З-н Паскаля
Pжидк = Pгаз + ρgh
 
𝐻
P = PN 𝐻 −ℎ
  
1 7
2 7
7 3
8 4
8 5
8 6
Система уравнения мат. описания: 1) V1=K1 sgn(P1 – P7) √|𝑃 − 𝑃 | 2) V2=K2 sgn(P2 – P7) √|𝑃 − 𝑃 | 3) V3=K3 sgn(P7 – P3) √|𝑃 − 𝑃 | 4) V4=K4 sgn(P8 – P4) √|𝑃 − 𝑃 | 5) V5=K5 sgn(P8 – P5) √|𝑃 − 𝑃 | 6) V6=K6 sgn(P8 – P6) √|𝑃 − 𝑃 |
7 8
7) V7=K 7sgn(P7 – P8) √|𝑃 − 𝑃 | 8) V1 + V2 – V7– V3 = 0
9) V7– V4– V5–V6 = 0 10)P7 = P9 + ρgh1 11)P8 = P10 + ρgh2
  12)P9 = PN 𝐻1 −ℎ1 13)P10 = PN 𝐻2 −ℎ2
Информационная матрица имеет вид:
 Блок-схема расчёта:
Программа:
Функция
function fx=func(x)
%ВНИМАНИЕ - НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НАЗВАНИЕ м-ФАЙЛА-ФУНКЦИИ НЕ МЕНЯТЬ!!!
global ro pn p ak h hg g v
%уравнения записываются в соответствии последовательности в информационной матрице
%ВНИМАНИЕ ПЕРЕД ЗНАКОМ = записывается величина, находящаяся в ромбике
h(1) = x;
%шаг № 1
p(9) = pn * hg(1) / (hg(1) - h(1));
%шаг № 2
p(7) = p(9) + ro * g * h(1);
%шаг № 3
v(1) = ak(1) *sign(p(1) - p(7)) * sqrt(abs(p(1) - p(7)));
%шаг № 4
v(2) = ak(2) *sign(p(2) - p(7)) * sqrt(abs(p(2) - p(7)));
%шаг № 5
v(4) = ak(4) *sign(p(7) - p(4)) * sqrt(abs(p(7) - p(4)));
%шаг № 6
v(7) = v(1) + v(2) - v(4);
%шаг № 7
p(8) = p(7) - sign(v(7)) * (v(7) / ak(7)) ^ 2;
%шаг № 8
v(3) = ak(3) *sign(p(3) - p(8)) * sqrt(abs(p(3) - p(8)));
%шаг № 9
v(5) = ak(5) *sign(p(8) - p(5)) * sqrt(abs(p(8) - p(5)));
%шаг № 10
v(6) = ak(6) *sign(p(8) - p(6)) * sqrt(abs(p(8) - p(6)));
%корректирующее уравнение - шаг № 11
fx = (v(3) + v(7) - v(6) - v(5)) * ro;
end
Программа
clc
%КОММЕНТАРИИ ЧИТАТЬ ВНИМАТЕЛЬНО!!!
global np nk nv ro pn p ak vm h hg g v
disp ('Статика')
disp ('ВВод исходных данных')
%np-количество давлений (всего);nk-количество вентилей;nv-количество ур..
np=10; nk=7; nv=13; hg=[10,10]; ro=1000;
disp ('Высота емкостей'); disp(hg(1:2));
disp ('плотность (кг/м3)'); disp(ro);
%давления вводить в системе СИ
disp ('Начальное давление (Па)'); pn=100000;
%неизвестные давления отмечены в блоке ввода нулями
%чтобы ж-ть шла в выбранном направлении давления на вх. больше, чем давл. на вых.
%Давления вводятся в Па!!!
disp ('Давление (1-6 7-10)'); p=[1000000, 1000000, 2000000, 100000, 100000, 100000, 0, 0, 0, 0];
%если вентилей больше, чем в данной задаче, то массив k надо раздвинуть
disp ('Коэф. пропускной способности (1-7)'); k=[0.03, 0.03, 0.03, 0.03, 0.03, 0.03, 0.005];
disp ('Относительная локальная погрешность (%)'); e=0.1;
disp ('Площадь внутреннего проходного сечения трубопровода (м^2)'); S=0.01;
%перевод коэффициента открытия вентиля в величину, имеющую резмерность
for i=1:length(k)
ak(i)=k(i)*S/sqrt(ro);
end
g=9.815; e=e/100; a=0; b=hg(1)*(1-e);
fa=func(a); fb=func(b);
if sign(fb) = sign(fa)
%поиск нуля функции стандартной функцией пакета MATLAB
h(1)=fzero('func(x)',[a,b],e);
%a,b,c - коэффициенты кв. ур.
a = -ro * g; b = p(8) + ro * g * hg(2);
c = (pn-p(8)) * hg(2);
h(2) = (-b + sqrt(b * b - 4 * a * c)) / (2 * a);
p(10) = pn * hg(2) / (hg(2) - h(2));
vm = v* ro;
disp('Результат h p v');
disp(h(1:2)); disp(p(1:10)); disp(v(1:7));
else
disp('Решения нет')
end
Результат введенных данных: H1 = 7,0254 м, H2 = 6,2044 м
P 7 * 106 Па
|
P8* 106 Па
|
P9* 106 Па
|
P10* 106 Па
|
0,4051
|
0,3244
|
0,3362
|
0,2635
|
V1
|
V2
|
V3
|
V4
|
V5
|
V6
|
V7
|
0,004
|
0,004
|
0,0035
|
0,0015
|
0,0015
|
0,0015
|
0,0045
|
|
Скачать 3.92 Mb.