4.7. Описание программы

«Термодинамический расчет циклов ГТД»

При построении диаграмм и графических зависимостей используется программа термодинамического расчета циклов ДВС, написанная в среде MathCAD. Для выполнения расчетов загрузить программу «MathCAD.exe» и, пользуясь опцией «Open file», открыть файл «Термодинамический расчет циклов ГТД.mcd», содержащий текст программы. В появившемся тексте программы требуется задать исходные данные (рис. 4.14): начальные давление и температуру, задать процесс подвода теплоты, степень сжатия, степень повышения давления (для цикла с изохорным процессом подвода теплоты), степень предварительного расширения (для цикла с изобарным процессом подвода теплоты), характеристики рабочего тела. При расчете идеального цикла в качестве показателей политропы процессов сжатия 1-2 и расширения 3-4 необходимо задать значение n = 1,4, что соответствует адиабатному процессу, а для расчетов необратимого цикла – значения соответствующие заданному варианту. После ввода исходных данных, пересчет параметров и построение диаграмм производится после нажатия комбинации клавиш Ctrl + F9. Выполняемый программой расчет строится следующим образом. Сначала программа рассчитывает параметры в узловых точках цикла по зависимостям, описанным в теоретической части, при условии, что рабочее тело – воздух и его теплоемкость постоянна. Затем, по рассчитанным параметрам рабочего тела, определяются изменение энтальпии, работа, количество отведенной или подведенной теплоты и потери эксергии для каждого процесса, входящего в цикл; в узловых точках цикла определяется эксергия рабочего тела. Расчет энергетики цикла завершается нахождением полезной работы цикла, количеств подведенной и отведенной в цикле теплоты, термического и эксергетического КПД, внутренних относительных КПД компрессора и турбины. Расчет эксергии и потерь эксергии ведется в предположении, что начальные параметры рабочего тела в цикле равны параметрам окружающей среды (т. е. T_о.с = T₁ и p_о.с = p₁), отработавшее рабочее тело (соответствует точке 4 диаграммы) выпускается из двигателя в атмосферу, совершая при этом полностью необратимое охлаждение до температуры окружающей среды, а точка 1 соответствует состоянию свежей порции рабочего тела, поступившего из атмосферы в двигатель.

Построение - и -диаграмм проводится по функциональным зависимостями, вид которых зависит от типа процесса и определяется из его уравнения. Так, например, адиабатный, политропный и изобарный процессы строятся в -диаграмме по уравнению:

,

где – текущий объем;j – номер точки цикла, являющейся начальной точкой процесса; n – показатель политропы.

Таким образом, задавая давление как функцию этих трех параметров, получаем уравнение, позволяющее в - координатах построить соответствующий процесс.

Аналогичным образом строятся графики процессов и в -диаграмме. Все построения графиков проводятся с использованием встроенного вMathCAD графопостроителя.

Для оценки влияния величины параметров цикла и теплофизических свойств рабочего тела () на термический КПД идеального цикла используется выведенная в теоретической части формула для КПД, записанная в виде функции:

.

Встроенный графопостроитель MathCAD позволяет по данному уравнению построить необходимые зависимости

.

Рис. 4.14. Пример задания исходных данных