湿り空気システム
湿り空気システムのモデル化、制御、およびシミュレーションを説明する例をご覧ください。
注目の例
車両 HVAC システム
この例では、車両の暖房、換気、および空調 (HVAC) システムにおける湿り空気の流れをモデル化します。車室は、外部環境と熱を交換する湿り空気のボリュームとして表されます。湿り空気は、再循環フラップ、送風機、蒸発器、ブレンド ドア、およびヒーターを経由して流れた後に車室に戻ります。再循環フラップは、車室から吸気するか外部環境から吸気するかを選択します。ブレンダー ドアは、流れをヒーター周辺に迂回させて温度を制御します。
航空機の環境制御システム
この例では、圧力、温度、湿度、オゾン (O3) を制御して快適かつ安全な機内環境を維持する、航空機の環境制御システム (ECS) をモデル化します。冷却と除湿はエア サイクル マシン (ACM) によって行われますが、この ACM は逆ブレイトン サイクルとして動作し、加圧された高温エンジン抽気空気から熱を除去します。高温抽気空気の一部は、温度を調節するために、ACM の出力と直接混合されます。加圧は、機内の流出バルブによって維持されます。このモデルでは、ECS の作動が高温の地上条件から低温の巡航条件に移り、低温の地上条件に戻る様子をシミュレートします。
PEM 燃料電池システム
この例では、プロトン交換膜 (PEM) 燃料電池スタックをカスタム Simscape™ ブロックでモデル化する方法を示します。PEM 燃料電池では、水素と酸素を消費して水蒸気を生成することにより発電します。カスタム ブロックは膜電極接合体 (MEA) を表し、一方はアノード気体流、もう一方はカソード気体流に用いる、2 つの別々の湿り空気ネットワークに接続されています。
PEM 電解システム
この例では、プロトン交換膜 (PEM) 水電解槽をカスタム Simscape™ ブロックでモデル化する方法を示します。PEM 電解槽では、電力を消費して水を水素と酸素に分解します。カスタム ブロックは膜電極接合体 (MEA) を表し、熱流体ネットワークと 2 つの別々の湿り空気ネットワークに接続されています。熱流体ネットワークで給水、アノード湿り空気ネットワークで酸素の流れ、カソード湿り空気ネットワークで水素の流れをモデル化しています。
医療用人工呼吸器と肺のモデル
この例では、陽圧の医療用人工呼吸器システムをモデル化します。事前設定された流量が患者に供給されます。肺は、湿り空気圧を並進運動に変換する Translational Mechanical Converter (MA) でモデル化されます。インターフェイスの断面積を 1 に設定することにより、機械並進ネットワーク内の変位が体積の代わりとなり、力が圧力の代わりとなり、バネ定数が呼吸エラスタンスの代わりとなり、減衰係数が呼吸抵抗の代わりとなります。
酸素濃縮器
この例では、肺モデルに連結された酸素濃縮器をモデル化します。2 つの膜のうち 1 つが空気から窒素を取り除き、製品タンクに濃縮酸素を生成します。2 つの膜は定期的に切り替わり、一方の膜がフィルター処理を行っている間に、もう一方は吸収した窒素を除去できます。肺モデルが空気を吸い込むと、製品タンクにある酸素濃度の高い気体の一部が吸気流と混合されます。
空気圧アクチュエータと湿度
この例では、Simscape™ Foundation Library の湿り空気コンポーネントを使用して、湿潤環境で作動する空気圧アクチュエータをモデル化する方法を説明します。Directional Valve は 4 つの Variable Local Restriction (MA) ブロックで構成されるサブシステムで、Double-Acting Actuator は、機械の方向が逆の 2 つの Translational Mechanical Converter (MA) ブロックで構成されるサブシステムです。
Pipe Flow with Entrained Water Droplets
Model water droplets that are entrained in a moist air flow. When water vapor condenses in a moist air block, the condensate can become entrained in the moist air flow as small suspended water droplets or ice crystals. In real world systems this can appear as fog. The moist air blocks assume the droplets are small aerosol particles, and take up negligible space. Thus water droplets do not contribute to the specific volume or density of the moist air flow. Furthermore, water droplets are assumed not to affect moist air transport properties such as dynamic viscosity and thermal conductivity. However, water droplets do contribute to the enthalpy and thermal mass of the moist air flow and can therefore affect the temperature variation of the flow. In addition, water droplets can evaporate back into the moist air flow downstream when the relative humidity drops back below saturation. The latent heat for re-evaporation is absorbed from the moist air flow which lowers the moist air temperature.
