Re: Suche nach ... Leistungssteigerung - Teil 2

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Geschrieben von LockX am 07. September 2019 23:40:48:

Als Antwort auf: Suche nach ... Leistungssteigerung - Teil 1a geschrieben von LockX am 07. September 2019 19:51:07:

Der Kalkulator ist in Englisch, akzeptiert als Dezimalzeichen aber "." oder ",".
Der Kalkulator enthält 2 Spalten, links "Input" und rechts "Result", beide in der Regel bezogen auf den LLK.
Klicken der "?" bei Input ergibt Hinweise und (nur z.T.) zulässige Input-Wertebereiche.
Einige Bereiche sind zudem ungenau: "Turbo outlet pressure Abs." [bar]=1.4 nennt Untergrenze 1.4, verlangt aber z.B. 1.401.

Die Spalte Input enthält (von oben nach unten) in
- "core width" die Kühlnetz-Länge L [mm] der Setrab-LLK, z.B. beim kleinsten Setrab-LLK 250,
- "core height" die Kühlnetz-Höhe H [mm] der Setrab-LLK, z.B. beim kleinsten Setrab-LLK 170,
- "ambient temperature" die Lufttemperatur [Grad C] am Turbolader-Eingang, z.B. zunächst 20,
- "Turbo outlet pressure Abs." den Gesamtdruck =Ladedruck+1 [bar] am Turbolader-Ausgang, z.B. zunächst 1.7,
- "cooling air face velocity" die Kühlluft-Geschwindigkeit [m/s] durch den LLK, z.B. zunächst 4.0,
- "engine revolutions" die Motordrehzahl [rpm], z.B. zunächst 3000,
- "swept engine volume" das Hubvolumen [litre] des Motors, z.B. 2.4 beim LT1.

Klick auf "Run Calculation" ergibt mit einer angemeldeten Email-Adresse den Output,
nämlich in
- "turbo outlet temperature" die Lufttemperatur [Grad C] am Turbolader-Ausgang (=LLK-Eingang), z.B. 91
- "IC outlet temperature" die Lufttemperatur [Grad C] am LLK LLK-Ausgang, z.B. 46,
- "Massflow" den Massenstrom [g/s] der Ladeluft, z.B. 105,
- "Cooling air pressure drop" den Druckabfall [Pa] der Kühlluft beim Durchströmen des LLKs, z.B. 311,
- "IC charge air pressure drop" den Druckabfall [kPa] der Ladeluft beim Durchströmen des LLKs, z.B. 2, also 2000 Pa,
- "IC Temp Efficiency Final" die Quote [%, ohne Vorzeichen] der Temperaturdifferenzen in LLK und Turbolader, z.B. 63.
Diese 63% ergeben sich aus dem LLK mit (91-46) und dem Turbolader mit (91-20) Grad C.

Variation des Gesamtdruckes mittels Kalkulator ergibt erwartungsgemäß höhere Temperaturen als adiabate Verdichtung, nämlich
1.5: 75 statt 56; 1.7: 91 statt 68; 1.9: 106 statt 79; 2.1: 120 statt 89; 2.3: 133 statt 99 und 2.5: 144 statt 108 Grad C.

Eine Autobahnauffahrt hat typischerweise erst einen recht engen Radius und dann eine fast gerade Beschleunigungsstrecke:
- der Radius begrenzt die mögliche Anfangsgeschwindigkeit, z.B. auf 40 km/h = 11,1 m/s,
- die LKWs bestimmen die nötige und hinreichende Endgeschwindigkeit, z.B. 90 km/h = 25,0 m/s.
Das erfordert bei einem Kfz mit 3200 kg (ohne Rotation) die Energie E (=3200/2x(25,0²-11,1²)=) 80,3 kWs.
Das wiederum erfordert bei ACL-serienmäßigen 70kW, also Radleistung um 60kW, ca. 15sec und damit ca. (105x15=) 1650g Ladeluft.
Die Lufttemperatur im LLK steigt von z.B. 1.4 bar mit 67 bis 35 auf 1.7 bar mit 91 bis 46 GradC, also im Mittel von 51 auf 69 K.
Der Ausgleich dieser Energie allein durch den LLK erwärmte diesen um (1,650kgx1,005W/kg/Kx(69-51)K/2,246kg/0,896W/kg/K =) 14,8 K.

Damit ist klar, dass bei kurzen Leistungszyklen die äußere Kühlleistung des LLKs fast ohne Bedeutung ist.
Damit ist (hoffentlich) auch klar, dass kurze Boost-Zyklen den zunächst k0hleren LLK zur Ladeluftkühlung nutzen können.

Der kleinste "Setrab-LLK-min" hat die Kühlnetz-Maße L250xH170xT70 mm, also 2,97 Liter Netzvolumen.
Der serienmäßige "ACL-LLK" hat die Kühlnetz-Maße L240xH165xT65 mm, also 2,57 Liter oder 86,5% des Setrab-LLK-min.
Er hat zudem (wohl) ein schlechteres Kühlnetz und daher wohl weniger als 80% der Kühlleistung des Setrab-LLK-min.
Der ACL-LLK ist wohl so viel schlechter als der Setrab-LLK-min, wie der nächst größere Setrab-LLK mit L=316 mm besser ist.

Eine Quantifizierung der Verschlechterung halte ich für weniger interessant als eine Verbesserung durch (ca.) doppelte Netzlänge.
Dieser Setrab-LLK mit L514xH170xT70 mm wird daher verglichen mit Setrab-LLK-min. Das geschieht in Teil 3.

Gruß
Manfred

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