Zum Inhaltsverzeichnis von II
Zum Inhaltsverzeichnis von II
In den naechsten 5 Zeilen folgen die geometrischen, thermischen und mechanischen Maschinendaten wiederum nach vorgeschriebenen Suchkriterien oder Schluesselwoertern. D.h. der Text vor den Zahlen ist fest vorgeschrieben; andernfalls kann das Programm die Daten nicht zuordnen, bzw. es erfolgt eine Fehlermeldung.
Abbruch nach: 1 Umdrehungen,Daempfung= 0.25; FSEAL= 30.00 ;Phase=-90.00 ZEILE 3
++ +++++ +++++++ ++++++
DH= 10.0,DK= 10.0,R= 10.,DKST= 2.0CM P0= 5.00Bar TH= 400.,TK= 300.Kelv ZEILE 4
+++++ +++++ ++++ ++++ ++++++ +++++ +++++
T0= 300. Kelvin; Regenerator Volumen= 0.15 Liter, Rg.Wirkungsgrad=100.% ZEILE 5
++++++ ++++++ ++++
ZW= 7.0, ZH0E= 5.0%,ZH0C= 5.0%,N0= 80.0 RPM, Theta= 5.0E08, DICKE= 3.0 ZEILE 6
++++ ++++ ++++ +++++ +++++++ +++++
L/R= 0.0, Regeln ab 9.0 in 0.5sek;RVE= 0.0 %,RVC= 0.0 %, Gas=xx,Dampf ZEILE 7
++++ ++++ ++++ ++++++ ++++++ ++ +
Dichte ro=1.276 Gr/Liter, spez.Waerme Cp= 1.030Watt*sek/(Gramm * Grad) ZEILE 8
++++++ ++++++
Molgewicht Mg= 29.00 Gramm/mol, Adiabaten-Exponent X= 1.40 ZEILE 9
+++++++ +++++
-----------------------------------------------------------------------
Es bedeuten:
in ZEILE 3
- "Abbruch nach:nn Umdrehungen" die Rechnung soll nach "nn"
Umdrehungen abgebrochen werden.
- "Daempfung= x.xx" ist die Daempfung der Schwingung in den Fluessig-
keitssaeulen der U-Rohre, wenn diese Saeulen frei schwingen
koennten. Die Definition ist wie folgt:
Bei Auslenkung der Fluessigkeitssaeule auf die Hoehe 1.00
erreicht sie nach einer Schwingung nur noch die Hoehe x.xx
Der "Daempfung" - Parameter wird nicht verwendet, wenn mit NZYL=1
-siehe ZEILE 1- eine einfach wirkende Maschine gerechnet werden soll.
- "FSEAL=" in Newton
Die Reibungskraft von Kolbenstangendichtungen und Kolbenringen
an beiden Kolbenstangen eines Kurbeltriebes. Diese
Reibungskraft ist bei der kompletten Maschine (NZYL=4) wegen
der doppelten Anzahl von Kolbenstangendichtungen und
Kolbenringen auch doppelt so hoch anzugeben wie bei der
doppelt wirkenden (NZYL=2) Maschine. Sie ist aber die gleiche
bei der einfach wirkenden (NZYL=1) und der doppelt wirkenden
(NZYL=2) Maschine, da diese Maschinen beide nur je 1 Kolben
fuer die Expansions- und Kompressionszylinder haben.
- "PHASE=" der Phasenversatzwinkel in Winkelgrad
zwischen der Bewegung des Expansions- und des Kompressionskol-
bens. Dieser Winkel muss als negative Groesse eingegeben werden.
Die Maschine bzw. die Teilmaschine dreht im Uhrzeigersinn,
sodass der O.T. im Kompressionszylinder um den Phasenversatz-
winkel "PHASE" spaeter erreicht wird als im Expansionszylinder.
PHASE=-90.00 Grad ist sinnvoll bei der ganzen Maschine mit
den 4 Teilmaschinen (NZYL=4 in ZEILE 1).
Eine Variation des Phasenversatzwinkels ist moeglich bei der
einfach wirkenden (NZYL=1) oder der doppelt wirkenden (NZYL=2)
Maschine.
in ZEILE 4
- "DH" Durchmesser des heissen Expansionszylinders in cm
- "DK" Durchmesser des kalten Kompressionszylinders in cm
- "R" Kurbelradius in cm
- "DKST" Kolbenstangen Duchmesser in cm
- "P0" der Ruhedruck nach Einfuellen des Arbeitsgases
in die Maschine bei der Temperatur T0. in Bar
Das Ruhevolumen "V0", das sich nach dem Gaseinfuellen in
jeder Teilmaschine einstellt, ist zusammen mit "P0" und
"T0" fuer die Berechnung der Gasmasse jeder Teilmaschine
massgebend.
- Bei der kompletten 2 * doppelt wirkenden Maschine (NZYL=4
siehe ZEILE 1) mit einem Phasenversatzwinkel in jeder der
4 Teilmaschinen von "PHASE=-90.0" Grad, ist das Ruhevolumen
"V0n" in jedem zusammenwirkenden Zylindepaar definiert zu:
V0n = 1/2 Hubvolumen des Exp.- und Kompr. Zylinders
+ Regeneratorvolumen "VR"
+ Totraum infolge der Eingaben "ZH0E" und "ZH0C"
(siehe ZEILE 6)
Diese Ruhevolumina "V01", "V02", "V03", "V04" ergeben sich
beim Gaseinfuellen, wenn die Mitnehmerkupplung zwischen
beiden Kurbeltrieben entspannt ist, Beim Gaseinfuellen hat
jede Teilmaschine die gleiche Kolbenstellung. Diese
Kolbenstellung entspricht einem Kurbelwinkel von -90.0 Grad
fuer beide Kurbeltriebe. Wegen des Kolbenstangen Volumens
sind die Ruhevolumina "V01", "V02", "V03" und "V04" und damit
die Gasmassen in diesen Volumina nicht alle identisch, auch
wenn die Kolbendurchmesser DH = DK gewaehlt werden.
- Bei der doppelt wirkenden Maschine (2 Teilmaschinen
"H1-K1" + "H2-K2" , NZYL=2 -siehe ZEILE 1- sind die
Ruhevolumina "V01" und "V02" bei der Kurbelwinkelstellung
definiert, die sich einstellt, wenn bei gespannter Kupplung
das Arbeitsgas unter dem Druck P0 in beide Teilmaschinen
zugleich eingefuellt wird.
- Bei der 1-fach wirkenden Maschine (Teilmaschine "H1-K1"
NZYL=1) entspricht "V01" dem maximalen Gasvolumen, das sich
beim Gaseinfuellen in die Zylinder unter Ueberdruck
gegenueber dem Kurbelgehaeuse einstellt.
- Ueber die besonderen Moeglichkeiten des Programms, wenn P0=0
und T0=0 eingegeben werden, siehe Kapitel I.7
- "TH" Ausgangs-Temperatur im Expansionszylinder in Kelvin
Bei isothermer Betriebsart -siehe II.3.2.1-
wird "TH" ggf. um den Temperaturgradienten DELTAT
verringert -siehe II.3.2.1.
- "TK" Ausgangs-Temperatur im Kompressionszylinder in Kelvin
Bei isothermer Betriebsart -siehe II.3.2.1-
wird "TK" ggf. um den Temperaturgradienten DELTAT
erhoeht -siehe II.3.2.1.
in ZEILE 5
- "T0" Ausgangs-Temperatur nach dem Gaseinfuellen in Kelvin
Ueber die besonderen Moeglichkeiten des Programms,
wenn P0=0 und T0=0 eingegeben werden, siehe Kapitel I.7
- "VR" "Regeneratorvolumen" in Liter
- "Regenerator Wirkungsgrad" "ETAREG" in %
----------------------------------------------------------------------
Der Regenerator Wirkungsgrad "ETAREG" sei so definiert, dass die opti-
male Temperaturdifferenz im Regenerator:
"DTreg_opt = (TE - TC)" nur zu "ETAREG" % erreicht wird.
Damit wird die reale Temperaturdifferenz im Regenerator:
"DTreg = (TE - TC) * ETAREG/100".
Es wird angenommen, dass der Temperaturverlust "DTreg_opt - DTreg" je
zur Haelfte am heissen Ende und am kalten Ende des Regenerators wirksam
wird. Damit erreicht dann das Gasmassenelement auf der heissen Seite
des Regenerators die Temperatur "TER":
"TER"= TE - (DTreg_opt - DTreg)/2.
oder:
"TER"= TE - (TE-TC) * (1. - ETAREG)/200.
und das Gasmassenelement auf der kalten Seite des Regenerators
erreicht die Temperatur "TCR":
"TCR"= TC + (DTreg_opt - DTreg)/2.
oder:
"TCR"= TC + (TE-TC) * (100.-ETAREG)/200
Der Regenerator Verlust "REGVST" ist: REGVST = 100. - ETAREG in %
Mit der Definition von "REGVST" in % wird:
TER = TE - (TE-TC) * REGVST/200.
TCR = TC + (TE-TC) * REGVST/200.
"TE" und "TC" siehe Kapitel II.3.2.1 bis II.3.2.3
Fuer die Polytrope Zustandsaenderung und fuer die Eingabe von
Temperaturprofilen sind "TER" und "TCR" nicht konstant, da "TE" und
"TC" nicht konstant sind.
Die mittlere Regenerator Temperatur "TR" ergibt sich mit "TER" und "TCR"
zu:
TR = (TER - TCR)/ln(TER/TCR)
Bei einem verlustbehafteten Regenerator muessen nun die Gasmassen-
elemente, nach Verlassen des Regenerators in Richtung heisser Zylinder
zusaetzlich erwaermt werden von der Temperatur "TER" auf "TE". Sie
muessen zusaetzlich gekuehlt werden, wenn sie in den kalten Zylinder
gelangen von der Temperatur "TCR" auf "TC". Dieser zusaetzliche
Energiebedarf geht ein in die Berechnung des thermischen Wirkungsgrades.
----------------------------------------------------------------------
in ZEILE 6
- "ZW" ist ein Faktor zur Bestimmung der Fluessigkeitsmasse im U-Rohr
Die Gesamtlaenge der Fluessigkeitssaeule "L_fl" sei definiert
in Abhaengigkeit vom Kurbelradius zu "L_fl" = R * ZW .
Die Fluessigkeitsmasse (hier Wasser) ergibt sich dann mit dem
Querschnitt des U-Rohres jeweils zu:
Masse = R * ZW * 1.0 * 3.1416/4 * D**2, wobei fuer "D" der
Durchmesser "DH" oder "DK" gesetzt wird. Die Kolbenmasse sei
in der Fluessigkeitsmasse enthalten! Das Programm rechnet mit
dem spez. Gewicht von Wasser = 1.0 Gramm/cm**3.
"ZW" ist auch geeignet, die Masse der Kolben einzugeben, wenn
eine Maschine mit nur 1 (oder 2) Zylinderpaar gerechnet werden
soll, die eigentlich ohne Arbeitsfluessigkeit arbeitet. Z.B.
eine Maschine der herkommlichen Art, oder eine Kegel-Kolben
Maschine (einfach oder auch doppelt wirkend: Siehe NZYL=1 oder
NZYL=2 Eingabe in ZEILE 1)
----------------------------------------------------------------------
Zur Definition von Totvolumina, die nach Erreichen des oberen Totpunktes
in den Zylindern ueber der Fluessigkeitssaeule bis zum Zylinderkopf
verbleiben, dienen die Eingaben von "ZH0E" und "ZH0C". "ZH0E" und
"ZH0C" werden als %-Anteile der jeweiligen Hubvolumina eingegeben.
Diese Totvolumina sind unabhaengig von den Regelungsvolumina. (Siehe
die Eingabe von "RVE" und "RVC" in ZEILE 7). Im Gegensatz zu den
Regelvolumina zaehlen die Totvolumina, die mit "ZH0E" und "ZH0C"
errechnet werden, mit zur Bestimmung der Gasmasse in den Teilmaschinen.
- "ZH0E" dient zur Definition einer Totraumhoehe bzw. eines Totvolumens
in jedem Expansionszylinder. 2 Möglichkeiten gibt es hier:
1) Totvolumen Angabe in cm**3. Dann darf in dieser Zeile kein % -Zeichen
stehen. Der angegebene Wert wird dann VH00E gleichgesetzt.
2) Mit "ZH0E" wird der %-Anteil des Expansionshubes eingegeben,
der als Totraum stets im Expansionszylinder verbleibt. Hinter dem Wert
muss dann das % -Zeichen stehen.
Das Programm errechnet sich eine Totraumhoehe "H00E" in allen
Expansionszylindern mit dem %-Faktor "ZH0E" und dem
Kurbelradius "R" zu:
H00E = ZH0E * R * 2 / 100 in cm
Das aus "H00E" resultierende Totvolumen in jedem Expansions-
zylinder ist:
VH00E = H00E * DH ** 2 * 3.1416/4 in cm**3
- "ZH0C" dient zur Definition einer Totraumhoehe bzw. eines Totvolumens
in jedem Kompressionszylinder. 2 Möglichkeiten gibt es hier:
1) Totvolumen Angabe in cm**3. Dann darf in dieser Zeile kein % -Zeichen
stehen. Der angegebene Wert wird dann VH00C gleichgesetzt.
2) Mit "ZH0C" wird der %-Anteil des Kompressionshubes eingegeben,
der als Totraumhoehe stets im Kompressionszylinder verbleibt. Hinter dem
Wert muss dann das % -Zeichen stehen.
Das Programm errechnet sich eine Totraumhoehe "H00C" in allen
Kompressionszylindern mit dem %-Faktor "ZH0C" und dem
Kurbelradius "R" zu:
H00C = ZH0C * R * 2 / 100 in cm
Das aus "H00C" resultierende Totvolumen in jedem Kompressions-
zylinder ist:
VH00C = H00C * DK ** 2 * 3.1416/4 in cm**3
- "N0" Anfangsdrehzahl der Maschine in U/Min
- "THETA" Traegheitsmoment des Schwungrades in Gramm * cm**2
Diese Eingabe kann auch, wie im Beispiel oben angegeben, in
der FORTRAN ueblichen Exponentialschreibweise im "E"-Format
erfolgen. THETA=5.0E08 bedeutet THETA=500000000.0
- "Dicke" Staerke des Schwungrades in cm
Aus dem Traegheitsmoment und der "Dicke" wird der
Durchmesser des Schwungrades berechnet, das als runde
Scheibe von gleichmaessiger Dicke angenommen wird.
in ZEILE 7, ZEILE 8 und ZEILE 9
- "L/R" Verhaeltnis von Pleuellaenge zum Kurbelradius. Wenn ein
reiner Kreuzschwingenkurbeltrieb gerechnet werden soll, muss
"L/R= 0.0 " angegeben werden !
- "Regeln ab x.x in y.y sec" : wenn Teillast gefahren wird, kann ab
"x.x" Sekunden Laufzeit der Maschine in "y.y" Sekunden auf
Vollast hochgefahren werden.
---------------------------------------------------------------------
Hinweis: soll der "Regel"- Parameter nicht zur Wirkung kommen,
ist hier mit "x.x" zweckmaessigerweise eine Zeit an-
zugeben, die groesser ist als die beabsichtigte
Laufzeit der Berechnung. Siehe "ZEILE 1". Im obigen
Beispiel erfolgt kein Hochfahren auf Vollast, da der
Wert x.x mit 9.0 Sekunden groesser ist als die Laufzeit
der Berechnung in "ZEILE 1" mit 2.00 Sekunden.
---------------------------------------------------------------------
Die Teillast Verhaeltnisse werden mit "RVE" und "RVC"
angegeben. Die mit den Angaben "RVE" und "RVC" errechneten
Regelungs Volumina dienen der Druckabsenkung; diese Volumina
zaehlen also nicht mit bei der Berechnung der Arbeitsgasmasse
im Ruhevolumen "V0"!
- "RVE" Regelungsvolumen im Expansionszylinder; 2 Möglichkeiten gibt es hier:
1) Angabe in cm**3. Dann darf in dieser Zeile kein % -Zeichen stehen.
2) Angabe in % des Hubvolumens des 1. Expansionszylinders "H1" ;
dann muss das % -Zeichen hinter dem Wert geschrieben sein.
- "RVC" Regelungsvolumen im Kompressionszylinder; 2 Möglichkeiten gibt es hier:
1) Angabe in cm**3. Dann darf in dieser Zeile kein % -Zeichenstehen.
2) Angabe in % des Hubvolumens des 1. Kompressionszylinders "K1".
aber ohne Beruecksichtigung des Kolbenstangen Durchmessers.
Es muss dann das % -Zeichen hinter dem Wert geschrieben sein.
- "Gas=" "Lu" fuer Luft; "H2" fuer Wasserstoff; "He" fuer Helium;
fuer diese Arbeitsgase liegen Stoffwerte vor, und bei einer
dieser Angaben fuer das Arbeitsgas muessen die folgenden
"ZEILE 8" und "ZEILE 9" entfallen !!
wenn "Gas=xx" angegeben wird, muessen in den folgenden 2 Zeilen
danach die Stoffwerte fuer dieses Gas angegeben werden.
Der Text dieser Stoffwerte Zeilen -in "ZEILE 8" und "ZEILE 9"-
muss bei "Gas=xx" so uebernommen werden, wie es das
folgende Beispiel zeigt. Die Stoffwerte muessen in den hier
angegebenen Dimensionen eingegeben werden.
Dichte ro=1.276 Gr/Liter, spez.Waerme cp= 1.030 Watt*sek/(Gramm * Grad) ZEILE 8
++++++ ++++++
Molgewicht Mg= 29.00 Gramm/mol, Adiabaten-Exponent X= 1.40 ZEILE 9
+++++++ +++++
===> diese Zeilen 8 und 9 muessen wie gesagt entfallen bei der <===
===> ======= <===
===> Angabe: "Gas=Lu" , "Gas=He" , oder bei "Gas=H2" <===
- "Gas=..,Dampf": Wasserdampfpartialdruck wird auch mit berechnet; da-
fuer an 4. Stelle hinter "Gas=..,Dampf" setzen; die
zusaetzliche Berechnung der Wirkung des Wasser-
dampfpartialdrucks kann fuer alle Gase erfolgen:
"Gas=Lu,Dampf" "Gas=xx,Dampf" "Gas=He,Dampf" oder "Gas=H2,Dampf"
Mit einem aus Gas + gesaettigtem Wasserdampf bestehenden Arbeitsfluid
kann 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. Bei hoeherem
Dampfdruck wird die Maschine zwar auch funktionieren, die Gasmasse im
Expansionszylinder laesst sich dann aber nicht mittels der
Partialdruecke berechnen.
Bei entsprechender Fehlermeldung des Programms muss zur Korrektur
entweder ein hoeherer Gaseinfuelldruck "P0" gewaehlt werden, oder man
muss dafuer sorgen, dass die Temperatur im Expansionszylinder so
gering ist, dass der mit dieser Temperatur verbundene Sattdampfdruck
kleiner ist als der minimalste Gaspartialdruck.
Waehlen Sie den Zurueck / back Schalter Ihres Browsers, um an die vorherige Textstellen zurueck zu kommen
Zurück zum Haupt Inhaltsverzeichnis