[發(fā)明專利]大進氣條件下真空破壞閥的模型計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910506787.1
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110377949B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張健;張小瑩;范呈昱;俞曉東;陳勝;陳旭云;倪尉翔
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;F16K17/00;F16L55/045
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

1.一種大進氣條件下真空破壞閥的模型計算方法，其特征在于：以負壓條件下工作的虹吸式出水管道駝峰處布置的真空破壞閥為中心，真空破壞閥滿足大進氣條件在真空壓力下向管道內(nèi)補氣；在空氣閥模型基礎(chǔ)上推導(dǎo)真空破壞閥數(shù)學模型，推導(dǎo)時將氣體溫度由等溫變化改為遵循等熵絕熱過程、將液面高度下降由恒定值改為變量；所述真空破壞閥數(shù)學模型中，任一時刻閥內(nèi)氣體與其溫度的關(guān)系表達式為：

式中，T_n,2為第n時段的閥內(nèi)溫度，p_n,2代表第n時段的氣體壓力，p_a為大氣壓力，K為系數(shù)，T_a為大氣溫度；

利用真空破壞閥數(shù)學模型，結(jié)合特征線相容方程、連續(xù)方程和壓力平衡方程進行聯(lián)立求解，得到真空破壞閥處壓力的計算公式：

式中，p為真空破壞閥內(nèi)氣體壓力，單位pa；V₀為時段初氣穴的體積，單位m³；Δt為計算時間步長，單位s；Q₁₀為時段初斷面i的入流量，單位m³/s；Q₂₀為時段初斷面i的出流量，單位m³/s；P_a為大氣壓力，單位Pa；γ為水的重度，單位kg/(m²·s²)；Z₁₀為時段初真空破壞閥進水池側(cè)液體表面高度，單位m；Z₂₀為時段初真空破壞閥出水池側(cè)液體表面高度，單位m；A₁為進水池測氣液交界面面積，單位m²；A₂為出水池測氣液交界面面積，單位m²；C_M、B_M、C_p、B_p為特征相容系數(shù)；m₀為時段初閥內(nèi)氣體質(zhì)量，單位kg；為時段初的空氣質(zhì)量流量，單位kg/s，為通過真空破壞閥發(fā)空氣質(zhì)量流量，單位kg/s；R為氣體常數(shù)，單位J/(kg·K)；

所述特征線法相容方程為：

C⁺:H₁＝C_P-B_PQ₁

C^-:H₂＝C_M+B_MQ₂

所述連續(xù)方程為：

所述壓力平衡方程為：

還包括水位波動方程：

式中：H₁為真空破壞閥進水池側(cè)測壓管水頭，m；H₂為真空破壞閥出水池側(cè)測壓管水頭，m；Q₁為斷面i的入流量，m³/s；Q₂為斷面i的出流量，m³/s；V為氣體體積，m³；γ為水的重度，kg/(m²·s²)；Z₁為真空破壞閥進水池側(cè)液體表面高度，m；Z₂為真空破壞閥出水池側(cè)液體表面高度，m；A₁為進水池測氣液交界面面積，m²；A₂為出水池測氣液交界面面積，m²。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大進氣條件下真空破壞閥的模型計算方法，其特征在于：所述真空破壞閥在加壓供水的駝峰處防護水錘，防護方式為破壞虹吸及分水斷流。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大進氣條件下真空破壞閥的模型計算方法，其特征在于：所述真空破壞閥數(shù)學模型符合四個假定條件：

a.空氣近似為理想氣體，等熵流入、流出真空破壞閥；

b.閥內(nèi)氣體熱力學變化遵守理想氣體等熵絕熱過程；

c.進入真空破壞閥的空氣不隨水體的流動發(fā)生移動，保持在真空破壞閥節(jié)點附近；

d.氣液交界面始終保持水平。