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I.7. Besondere Moeglichkeiten dieses Programms
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Neben den Moeglichkeiten diverse geometrische und thermodynamische
Eingabedaten zu variieren, die in Kapitel
III beschrieben werden,
soll hier auf besondere Moeglichkeiten des Programms aufmerksam
gemacht werden.
- Anfangs diente das Programm dazu, nur den 2 mal doppelt wirkenden
Stirling Motor mit seinen 4 Teilmaschinen insgesamt zu berechnen.
Siehe die Skizze in Kapitel I.5 .
Durch einige Aenderungen wurde das Programm erweitert, sodass auch
eine einfach wirkende Maschine berechnet werden kann. Dies ist
praktisch die Berechnung nur einer der 4 Teilmaschinen. Hier ist
jedoch zu beachten, dass die Kolbenstange nicht mehr den Hubraum der
beiden Zylinder beeinflusst. Fuer den Durchmesser der Kolbenstange
"DKST" in der Eingabezeile ZEILE 4 muss dann "DKST=0.0" angegeben
werden. Falls hier "DKST > 0" angegeben wurde, ignoriert das Programm
diesen Wert und gibt in den Ausgabe Dateien eine Warnung aus. Des
weiteren muss bei einer einfach wirkenden Maschine anstelle der
Fluessigkeitsmasse im U-Rohr die Masse von Kolben und Kurbelschwinge
oder Pleuel definiert werden. Dies geschieht durch den
Eingabeparameter "ZW" in der Eingabezeile ZEILE 6 -siehe die
Erlaeuterungen zu "ZW" in Kapitel II.3.3 .
Ebenso kann eine doppelt wirkende Maschine berechnet werden.
Siehe auch hierzu die Skizze in Kapitel I.5 . Dies
waeren die beiden Teilmaschinen H1-K1 und H2-K2, wobei die Kurbeltriebe
so angeordnet sind, dass bei der Teilmaschine H1-K1 die Kolbenstange
das Hubvolumen im Kompressionszylinder nicht verringert, waehrend bei
H2-K2 die Kolbenstange das Hubvolumen beider Zylinder 2 verringert.
Siehe hierzu auch die Abbildungen. Diese Kurbeltriebanordnung wurde
aus fertigungstechnischen Gruenden gewaehlt, damit die Maschine
kompakter gebaut werden kann. Bei der kompletten 2-mal doppeltwirkenden
Maschine sind alle heissen Zylinder links und alle kalten Zylinder
rechts vom Kurbeltrieb.
Die Auswahl der Maschinen werden gesteuert durch den Parameter "NZYL"
in Eingabezeile ZEILE 1. Siehe KapitelII.3.1 .
Auf die Darstellungsmoeglichkeit von 112 berechneten Groessen pro
Teilmaschine und 146 globalen Groessen wurde schon in Kapitel I.6.1 hingewiesen.
Insgesamt sind fuer die gesamte Maschine 594 Groessen darstellbar,
wobei zwischen Ordinaten und Abszissen frei gewaehlt werden kann.
-
Es koennen mehrere Eingabedatensaetze = "Eingabepakete" fuer mehrere
Rechnenlaeufe definiert werden (siehe auch
II.4.2 ). Wenn Diagramme
gewuenscht werden, koennen dies jeweils neue Diagramme fuer jedes
Eingabepaket sein. Es koennen aber auch z.B. bei Parametervariation
in den Eingabepaketen die neuen Kurven in schon bestehende Diagramme
gezeichnet werden, die im 1. Rechenlauf angelegt wurden. Die Steuerung
dafuer geschieht durch den Parameter "IBACK" in der Eingabezeile
ZEILE11. Siehe Kapitel
II.3.5.1 .
-
Es koennen in mehreren Rechenlaeufen bei Verzicht auf die Ausgabe von
Diagrammen nur Ausgaben in Dateien definiert werden. (Z.B. fuer eine
Parametervariation in 20 Rechenlaeufen, um die 20 Ergebnisse in Form
der Tabelle in der Ausgabedatei "STMOT2.F08" zu erhalten.) Dann
muessen in den 20 Eingabepaketen jeweils die Zeichnungsdefinitionen,
das sind die Eingabezeilen ZEILE11 bis ZEILE20 entfallen.
Zweckmaessigerweise setzt man ab dem 2. Eingabepaket, um allzuviel
Output in den Ausgabedateien "STMOT2.F06" und "STMOT2.F09" zu
vermeiden, jeweils in ZEILE 1 den Parameter "IPRNT=00" (Siehe die
Eingabebeschreibung fuer ZEILE 1 in Kapitel
II.3.1 ).
-
Es besteht Interesse, eine Studie zu machen ueber die Variation der
Zylinderdurchmesser, Totraeume, Regeneratorvolumina, Phasenversatz-
winkel u.a. und bei diesen Rechenlaeufen die Gasmasse in der Maschine
konstant zu belassen. Um dem Anwender des Programms das Ausrechnen
eines neuen Ruhedrucks "P0" zu ersparen, der jeweils geaendert werden
muss, wenn bei geaenderten Maschinenabmessungen immer die gleiche
Gasmasse beibehalten werden soll, gilt folgende Vereinbarung:
Im 1. Eingabepaket wird mit "P0" und "T0" die Gasmasse der Maschine
definiert, die in den nachfolgenden Eingabepaketen beibehalten werden
soll. Wenn in den nachfolgenden Eingabepaketen fuer den Ruhedruck
"P0=0.0" und fuer die Gaseinfuell Temperatur "T0=0.0" gesetzt wird,
dann errechnet sich das Programm einen neuen Wert "P0" aus der
Gasmasse, die es sich schon im 1. Rechenlauf mit den dort zuerst
angegebenen Werten fuer "P0", "T0" und den geometrischen Daten
errechnet und sich gemerkt hatte.
-
Das Programm rechnet auch einen Waermekraftprozess mit "compund fluid"
einem aus Gas und gesaettigtem Wasserdampf zusammengesetzten
Arbeitsfluid. Siehe dazu die Beschreibung des Eingabeparameters
"Dampf" in der Eingabe ZEILE 7 in Kapitel
II.3.3; des weiteren kann
durch Eingabe von Dampf - Definitions - Kennziffern mit ZEILE 10
-Kapitel II.3.4 die Berechnung der
Dampfkomponente auf verschiedene Weise beeinflusst werden.
Mit einem aus Gas + Wasserdampf bestehenden Arbeitsfluid kann jedoch
nur dann gerechnet werden, wenn der minimalste Gaspartialdruck
groesser ist als der Sattdampfdruck im Expansionszylinder. Nur bei
dieser Voraussetzung lassen sich die Partialdruecke von Gas und
Wasserdampf in allen Raeumen der Maschine berechnen. Das Programm
rechnet also nicht mit Gas + ueberhitztem Wasserdampf.
-
Die Maschine ist mit einem Schwungrad versehen. Fuer jede Umdrehung
wird die Erhoehung der Rotationsenergie "ATHETA" dieser Schwungmasse
berechnet. "ATHETA" ist zugleich die verrichtete Nutzarbeit der Maschine
pro Umdrehung. Das Programm rechnet die Dynamik der Maschine, d.h.
man kann, wenn man mehrere Umdrehungen rechnen laesst, verfolgen, wie
die Maschine hochfaehrt, z.B. wenn man sich die Umdrehungszahl "RPM",
die Rotationsenergie "ATHETA" und die Nutzleistung "POWERN" ausgeben
laesst. Dies kann in Abhaengigkeit von der Groesse des Schwungrades
und auch in Abhaengigkeit von den Reibungsverlusten betrachtet
werden.
Auch kann man hierdurch erkennen, ob die thermischen Daten ausreichen,
den Nutzkraftprozess positiv werden zu lassen, d.h. ob die Drehzahl
und die Rotationsenergie des Schwungrades steigen, bzw. ob die
Nutzleistung positiv ist.
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