Ich habe einen Versuchsmotor von 2000 bis 8000 U/min in 1000 Schritten auf einer vorgegebenen Widerstandlinie belastet.
Mit allen Berechnungen wie Motormoment, Verbrauch, Leistung Luftverhältnis, etc. bin ich soweit fertig. Nun soll ich aber als Bonus noch berechnen wie sehr die Abgasanlage den Prüfraum erwärmt und wie die Wärmeabgabe aufgeteilt ist (Strahlung,Konvektion).
Folgende Daten stehen mir unter anderem zur Verfügung:
Abgastemperatur nach Krümmer, Abgastemperatur nach Kat, Raumtemperatur, Umgebungsdruck, Massenstrom Abgas…alles natürlich über die Drehzahl, Raumgröße…
Für alles weitere soll man sich wohl Daten ausdenken. Z.B. soll die Abgasanlage eine einheitliche Länge, einen bestimmten Durchmesser, Material, etc. haben.
Jetzt ist meine Frage wie ich da rangehe. Ich habe das Gefühl diese Aufgabe ist viel zu komplex und der Lehrer hat keinen Überblick. Ich finde auch nicht wirklich einen Einstieg, bis vielleicht auf die Berechnung des Abgaswärmestroms.
Mit allen Berechnungen wie Motormoment, Verbrauch, Leistung
Luftverhältnis, etc. bin ich soweit fertig. Nun soll ich aber
als Bonus noch berechnen wie sehr die Abgasanlage den Prüfraum
erwärmt und wie die Wärmeabgabe aufgeteilt ist
(Strahlung,Konvektion).
Hallo,
das lässt sich vielleicht messen, aber mit den Daten nicht berechnen - vom Aufbau der Anlage mal ganz abgesehen, die Aufteilung ändert sich ja schon, wenn du sie schwarz anmalst und/oder ein Blech darüber befestigst wie das Bodenblech des Autos.
Ein weiterer unklarer Punkt: was geschieht mit dem Abgas selbst? Das dürfte die meiste Wärme abtransportieren.
also überschlägig sollte das schon gehen.
Man könnte mal annehmen, dass das Blech der Abgasanlage die Wärme nur durch Strahlung abgibt und das Abgas selbst eben durch Konvektion. Wenn das Abgas wirklich im Prüfraum bleibt wird es sich dort also auch bis auf Raumtemperatur abkühlen. Wenn Du den Massestrom weisst und die Austrittstemperatur, kannst Du annähernd berechnen, wieviel Wärme da mitkommt. Und wenn Du von dem strahlenden Blech die Temperatur und die Fläche kennst, kannst Du da auch die Wärmesabstrahlung berechnen.
Interessant wäre dann noch ein Vergleich der gesamten abgegebenen Wärme mit dem Heizwert des verbrannten Treibstoffs. Vielleicht kannst Du das Ergebnis mal hier diskutieren, es würde mich sehr interessieren.
Das Abgas kühlt sich in der Abgasanlage ab, ich habe je nach Drehzahl eine Abkühlung von ca. 700°C auf 500°C. (Danach wird das Abgas in einer Kühlanlage auf 90°C gebracht und ins Freie geleitet, das spielt aber keine Rolle, ist außerhalb des Prüfraumes)
Leider kenne ich die Temperatur des Außenblechs nicht. Kann man da vielleicht einen Wert annehmen, wenn man weiss wieviel Wärme vom Abgas konvektiv auf die Anlagenwand übertragen wird?
Im Zuge des Versuchs habe ich auch schon ein Sankey Diagramm erstellt.
Ich kenne also die Energie des Krafstoffes und weiss auch wie hoch der Energieverlust durch das Abgas ist. Möglicherweise hilft das ja auch.
Man soll wohl alle möglichen Annahmen selbst wählen. Hat vielleicht noch jemand eine Idee?