1. Modelica.Fluid.System



2. Modelica.Fluid.Sources.MassFlowSource_T



　　
3. Modelica.Fluid.Examples.DrumBoiler.BaseClasses.EquilibriumDrumBoiler



　本例題の主役コンポーネント．流体への熱授受と相変化が為される．”相変化に対応したVolume”コンポーネントと呼べるもの．何故かExampleの奥のパッケージに収録されており，Volumeコンポーネントと並列しては収録されていない．
　port_aは液相のみ，port_bは気相流体のみが通過する．それぞれの質量流量は蒸気生成量と前後の流路で決まるので，流入と流出の質量流量は必ずしも一致しない．また，コンポーネント内の気と液の体積の和は必ずparameterで定めたもので一定となるように出来ており，気・液いずれかの体積が完全に0を下回り負値になる事も有り得るので運用には注意が必要．
　また筐体の熱容量による熱慣性も含むモデルであり，質量・比熱を与えて熱の遅れをシミュレートに含めることも出来る．
　アイコン上部のreal-out connectorは液相体積の値を出力するもの．
　因みに，本コンポーネントは”Boiler”と名付けられているが，実は液相→気相の状態変化しかシミュレート出来ないわけでなく，流体と熱量の流れを逆にする事で凝縮器（復水器）として機能させる事も出来る．また別記事で使い方を紹介しようと考えている．
　　
4. Modelica.Fluid.Valves.ValveLinear



　　
5. Modelica.Fluid.Sources.Boundary_pT



　　
6. Modelica.Thermal.HeatTransfer.Sources.PrescribedHeatFlow



　　
7. Modelica.Fluid.Sensors.Temperature



　　
8. Modelica.Fluid.Sensors.Pressure



　　
9. Modelica.Fluid.Sensors.MassFlowRate



　　
10. Modelica.Blocks.Math.Gain



　　
11. Modelica.Blocks.Math.Feedback



　　
12. Modelica.Blocks.Continuous.PI



　　
13. Modelica.Blocks.Sources.Ramp



　　

within WalkingInWorldOfThermoFluid.Normal;

model SteamGenerator_ex01 "Complete drum boiler model, including evaporator and supplementary components"
  extends Modelica.Icons.Example;
  parameter Boolean use_inputs = false "use external inputs instead of test data contained internally";
  Modelica.Fluid.Examples.DrumBoiler.BaseClasses.EquilibriumDrumBoiler evaporator(redeclare package Medium = Modelica.Media.Water.StandardWater, V_l(fixed = true), V_l_start = 0.5, V_t = 1, cp_D = 500, energyDynamics = Modelica.Fluid.Types.Dynamics.FixedInitial, m_D = 1e-6, massDynamics = Modelica.Fluid.Types.Dynamics.FixedInitial, p(fixed = false, start = 101.325 * 1000), p_start = 3 * 101.325 * 1000) annotation(
    Placement(transformation(extent = {{-46, -30}, {-26, -10}})));
  Modelica.Thermal.HeatTransfer.Sources.PrescribedHeatFlow heatSupply annotation(
    Placement(transformation(origin = {-36, -53}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 90)));
  Modelica.Fluid.Sensors.MassFlowRate massFlowVapor(redeclare package Medium = Modelica.Media.Water.StandardWater) annotation(
    Placement(transformation(origin = {30, -20}, extent = {{10, 10}, {-10, -10}}, rotation = 180)));
  Modelica.Fluid.Sensors.Temperature T_evaporatorOutlet(redeclare package Medium = Modelica.Media.Water.StandardWater) annotation(
    Placement(transformation(origin = {-3, -1}, extent = {{10, 10}, {-10, -10}}, rotation = 180)));
  Modelica.Fluid.Sensors.Pressure p_evaporatorOutlet(redeclare package Medium = Modelica.Media.Water.StandardWater) annotation(
    Placement(transformation(extent = {{10, 18}, {30, 38}})));
  Modelica.Fluid.Valves.ValveLinear VaporValve(redeclare package Medium = Modelica.Media.Water.StandardWater, dp_nominal = 100 * 1000, m_flow_nominal = 1) annotation(
    Placement(transformation(extent = {{50, -10}, {70, -30}})));
  inner Modelica.Fluid.System system annotation(
    Placement(transformation(extent = {{-90, 70}, {-70, 90}})));
  Modelica.Blocks.Sources.Ramp ramp_Q_flow_in(duration = 100, height = 1e6, offset = 1e6, startTime = 100) annotation(
    Placement(visible = true, transformation(origin = {-70, -70}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
  Modelica.Blocks.Sources.Ramp ramp_valveopen(duration = 10, height = -0.0, offset = 1, startTime = 300) annotation(
    Placement(visible = true, transformation(origin = {40, -60}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
  Modelica.Fluid.Sources.MassFlowSource_T LiquidSupplyPump(redeclare package Medium = Modelica.Media.Water.StandardWater, T = 15 + 273.15, m_flow = 1, nPorts = 1, use_m_flow_in = true) annotation(
    Placement(visible = true, transformation(origin = {-70, -20}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
  Modelica.Fluid.Sources.Boundary_pT AtmosphericBoundary(redeclare package Medium = Modelica.Media.Water.StandardWater, nPorts = 1, p = 1 * 101.325 * 1000) annotation(
    Placement(visible = true, transformation(origin = {90, -20}, extent = {{10, -10}, {-10, 10}}, rotation = 0)));
  Modelica.Blocks.Math.Gain fracLiquid(k = 1 / evaporator.V_t) annotation(
    Placement(visible = true, transformation(origin = {-32, 15}, extent = {{-5, -5}, {5, 5}}, rotation = 90)));
  Modelica.Blocks.Sources.Ramp ramp_r_liquidLevel(duration = 100, height = 0, offset = 0.4, startTime = 100) annotation(
    Placement(visible = true, transformation(origin = {-10, 70}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = -90)));
  Modelica.Blocks.Continuous.PI ctrl_pi(T = 30, k = 300) annotation(
    Placement(visible = true, transformation(origin = {-70, 40}, extent = {{10, -10}, {-10, 10}}, rotation = 0)));
  Modelica.Blocks.Math.Feedback feedback annotation(
    Placement(visible = true, transformation(origin = {-32, 40}, extent = {{10, -10}, {-10, 10}}, rotation = 0)));
equation
  connect(heatSupply.port, evaporator.heatPort) annotation(
    Line(points = {{-36, -43}, {-36, -30}}, color = {191, 0, 0}));
  connect(p_evaporatorOutlet.port, massFlowVapor.port_a) annotation(
    Line(points = {{20, 18}, {20, -20}}, color = {0, 127, 255}));
  connect(massFlowVapor.port_b, VaporValve.port_a) annotation(
    Line(points = {{40, -20}, {50, -20}}, color = {0, 127, 255}));
  connect(evaporator.port_b, massFlowVapor.port_a) annotation(
    Line(points = {{-26, -20}, {20, -20}}, color = {0, 127, 255}));
  connect(T_evaporatorOutlet.port, massFlowVapor.port_a) annotation(
    Line(points = {{-3, -11}, {-3, -20}, {20, -20}}, color = {0, 127, 255}));
  connect(ramp_Q_flow_in.y, heatSupply.Q_flow) annotation(
    Line(points = {{-58, -70}, {-36, -70}, {-36, -62}}, color = {0, 0, 127}));
  connect(ramp_valveopen.y, VaporValve.opening) annotation(
    Line(points = {{52, -60}, {60, -60}, {60, -28}}, color = {0, 0, 127}));
  connect(VaporValve.port_b, AtmosphericBoundary.ports[1]) annotation(
    Line(points = {{70, -20}, {80, -20}}, color = {0, 127, 255}));
  connect(LiquidSupplyPump.ports[1], evaporator.port_a) annotation(
    Line(points = {{-60, -20}, {-46, -20}}, color = {0, 127, 255}));
  connect(evaporator.V, fracLiquid.u) annotation(
    Line(points = {{-32, -8}, {-32, 10}}, color = {0, 0, 127}));
  connect(fracLiquid.y, feedback.u2) annotation(
    Line(points = {{-32, 20}, {-32, 32}}, color = {0, 0, 127}));
  connect(ramp_r_liquidLevel.y, feedback.u1) annotation(
    Line(points = {{-10, 60}, {-10, 40}, {-24, 40}}, color = {0, 0, 127}));
  connect(ctrl_pi.u, feedback.y) annotation(
    Line(points = {{-58, 40}, {-40, 40}}, color = {0, 0, 127}));
  connect(ctrl_pi.y, LiquidSupplyPump.m_flow_in) annotation(
    Line(points = {{-80, 40}, {-96, 40}, {-96, -12}, {-80, -12}}, color = {0, 0, 127}));
  annotation(
    Icon(coordinateSystem(preserveAspectRatio = false, extent = {{-100, -100}, {100, 100}}), graphics = {Text(lineColor = {0, 0, 255}, extent = {{-151, 165}, {138, 102}}, textString = "%name"), Text(extent = {{-79, 67}, {67, 21}}, textString = "drum"), Text(extent = {{-90, -14}, {88, -64}}, textString = "boiler")}),
    experiment(StopTime = 400, StartTime = 0, Tolerance = 1e-06, Interval = 0.01),
    Documentation(info = "

"),
    Diagram(coordinateSystem(extent = {{-140, -100}, {100, 100}})));
end SteamGenerator_ex01;

1. heatSupply.Q_flow
　時刻100 – 200 [s] 間に投入熱量を1000 – 2000 [kW] へと増加させられている．parameterで設定し意図した通りの動きとなっている．

1. evaporator出入口質量流量
massFlowVapor.m_flow(赤色)：蒸気の流出
evaporator.port_a.m_flow(青色)：水の流入
　初期状態から約100 [s] で静定に至るまでの過渡状態は触れないでおき，投入熱量増加操作に対する挙動に絞って観る．
　熱量増加に従って蒸気流出が増加しする．これは熱量を増したら蒸気発生が増えるので当然の挙動．同時に，水流入量は蒸気流出量増加に対して増加が遅れ，熱量増加を止めてから一度オーバーシュートを経て静定，蒸気流出量と釣り合う．この動きはフィードバック制御を挟んでいるために起きるもので，水流入量が制御で操作される変数である以上自然なものだ．


2. evaporator内の水質量（気液合計）
　t=100 [s] 以降の動きを見ると，熱量増加に合わせて減少している．熱量増加中は蒸気流出が水流入を上回るので当然の動き．そして，t=200 [s] 以降の静定後も熱量増加前より質量が小さいままだが，これはevaporator内の平衡温度が上昇して，密度が低下するため．


3. evaporator内の気液体積
　初期状態からの過渡を除き，ほぼ液相40%を保てている．熱量増加中も40%からの逸脱は殆ど観られない．


4. evaporator内流体圧力
　熱量増加に伴って，evaporator内の圧力が上昇する．これは同時にevaporator出口から取り出される蒸気の圧力も上昇している事になり，加熱するほど，より高圧の”膨張するポテンシャルが高い”蒸気を生成できる事を意味している．


5. evaporator内流体温度
　圧力の増加に伴って沸点が上昇する．これは高山では水が低い温度で沸騰するといった身近な例もあり，感覚的にも理解しやすいだろう．