Diesel-elektrischer Antrieb bei Straßenfahrzeugen sinnvoll?
Hi,
angesichts der in letzter Zeit verstärkten Diskussion um Elektrofahrzeuge und der damit verbundenen Problematik der Energiespeicherung habe ich mal die Überlegung angestellt, ob es nicht sinnvoll wäre, das Problem durch eine Kombination von Diesel- und Elektromotor zu lösen, wodurch nur eine relativ kleine Pufferbatterie notwendig würde.
Praktisch sähe dies dann so aus, daß ein auf den optimalen Betriebspunkt hin entwickelter Dieselmotor mit konstanter Drehzahl einen Generator antreibt, der seinerseits eine Pufferbatterie speist. Von dieser Pufferbatterie würde dann der eigentliche Antriebsmotor für das Fahrzeug mit Energie versorgt.
Im Lokomotiv-Bau ist diese Technik seit Jahrzehnten gängige Praxis, bei Straßenfahrzeugen sind mir derartige Entwicklungen oder auch nur Forschungen noch nicht bekannt.
Das alle Komponenten jeweils auf ihren optimalen Betriebspunkt hin abgestimmt werden könnte, stelle ich mir vor, daß der Gesamtwirkungsgrad im Vergleich zum herkömmlichen Diesel-Direktantrieb verbessert werden könnte.
Was spricht dagegen?
Gibt es eventuell schon derartige Forschungen oder Entwicklungen von dem einen oder anderen (Klein-)Serienhersteller?
Beste Antwort im Thema
Junge, lass dir helfen, du scheinst ja nicht dumm zu sein.
Zitat:
Wiederum nicht korrekt. Mathe und Physik gehen Hand in Hand.
2/3 ist gleich auch wie 4/6 als Beispiel, aber thermodynamisch trotzdem falsch!
Das FALSCHE hier ist die 4. Warum? Die Arbeitstemperatur BRAUCHE ich nicht kennen, solange sich der Brennstoff nicht ändert und ich verschiedene Kreisprozesse miteinander vergleichen will. Die Arbeitstemperatur (z.B. Luft/Bezingemisch) ist in den meisten Fällen als "konstant" anzusehen. Die Abgastemperatur ist dann das Kriterium zur schnellen Prozessbewertung.
Falsch,
die Arbeitstemperatur ist nicht nur vom Brennstoff sondern auch von den Randbedingungen (Lambda, homogenes oder heterogenes gemisch, AGR ja/nein, wenn ja, wieviel) abhängig und damit auch bei gleichem Kraftstoff variabel. Du triffst schon wieder irgend welche einschränkenden Annahmen und erklärst diese auch gleich noch als allgemeingültig. Wenn man nur den reinen (Carnot) Kreisprozeß beschreiben will, sind die Randbedingungen wie zum Beispiel Epsilon oder Kraftstoff unerheblich, man braucht tatsächlich nur T_oben und T_unten.
Trifft man allerdings die von dir anscheinend gemachten, restriktiven Randbedingungen, dann trifft die Aussage mit der Abgastemp zu. Das ist dann aber ein sehr spezielle und keine allgemeine Interpretation der Kreisprozeße.
Zitat:
Nun sehe ich auch keine weitere Notwendigkeit Aufklärungsarbeit zu leisten, da die Lehrresistenz höher liegt als die Wissbegierde.
Na da haßt du aber glück dass ich nicht genauso denke.
Zitat:
Wer sich " den ganzen Klimbim nicht komplett" durchliest aber trotzdem eine Meinung hat, dem ist schlecht zu helfen. Eine einfache Frage zuletzt: Wieso hängt der Wirkungsgrad bei Benziner vom Verdichtungsverhältnis ab? Die Antwort ist noch offen! Erst nachdenken dann schreiben!
Also, bei deiner falschen Definition des Gleichraumprozeß (=Benzinprozeß) 2 Beiträge weiter vorne habe ich aufgehört intensiv zu lesen und bin ins überfliegen übergegangen. Du wirst mir verzeihen ..
Die richtige Definition des Wirkungsgrad des Gleichraumprozeßes lautet:
Eta = 1 - (V2/V1)^(kappa-1)
mit V1=Hubvolumen und V2=Kompressionsvolumen.
Das ganze kann man dann noch mit den allgemein bekannten gesetzen der Physik umstellen zu
Eta = 1 - T1/T2 = 1 - (T4-T1)/(T3-T2)
Und, man sehe und staune, man erhält wieder ein Temperaturverhältnis zur Berechnung des Wirkungsgrads. Und wieder braucht man beide Temperaturen um eine allgemein gütige Aussage zu treffen. Der Wirkungsgrad hängt also deswegen von der Verdichtung ab, weil ich mittels der Verdichtung meine Prozeßtemperaturen steuern kann. Diese Antwort auf deine Frage war übrigens nie offen sondern ist schon seit Jahrzehnten in der gängigen Fachliteratur nachzuschlagen.
Zitat:
Meine Empfehlung ist den ganzen Klimbim PHYSIK od. THERMODYNAMIK komplett durchlesen und erst dann posten. Kreisprozesse beschreibt man in dem man einzelne Prozesse nimmt und zu einem Kreisprozess schließt und nicht: Wir nehmen Carnot an.....Hier geht es um STIRLING und nicht um Carnot, daher sind die Äpfel nicht Birnen.
Danke für die Komplimente, ich reiche sie gerne zurück.
Der Carnotprozeß ist übrigens der am einfachsten zu verstehende Kreisprozeß und wird daher gerne von mir für Erklärungen genutzt. Die physiklaischen Gesetze dahinter sind nämlich allgemeingültig. Das ist definitiv kein vergleich von Äpfeln und Birnen, höchsten von Golden Delicious und Boskoop.
Gruß
120 Antworten
Zitat:
Original geschrieben von frigenica
Ich habe selbst eine einfache Stirling mit 1800 U/min!
Weiterhin habe ich Stirling mit 24000 U/min selbst gesehen.
Die Aussage war auch dass höhere Drehzahlen beim Stirling zu lasten des Wirkungsgrad gehen, nicht dass es unmöglich sei. 😉
Gruß Meik
Zitat:
Original geschrieben von 00Fishmaster
@Frigenica
Warum argumentierst du eigentlich immer mit der Agasemperatur? Ohne die dazugehörige "Arbeitstemperatur" zu kennen ist die Abgastemperatur völlig nichtssagend über den Wirkungsgrad.Gruß
Kurz und bündig einige Mißverständnisse vielleicht ausräumen.
Exergie ist die arbeitsfähige Energie. Die Anergie ist die nicht arbeitsfähige Energie. Also wenn in der Abgaswärme (nicht Abgasstrom) noch Exergie vorhanden ist, dann wird dieser Anteil von der Primärmaschine nicht genutzt – kurz gesagt, die Effektivität wird reduziert. Jede Maschine, die die Abgastemperatur (Exergieanteil) nicht an die Umgebungstemperatur (zweiter thermodynamischer Wärmespeicher) angleicht, kann nie den möglichen Carnot-Wirkungsgrad erreichen.
Ich würde vorschlagen, dass du einfach nachdenkst, warum hängt der Wirkungsgrad z.B. beim Benziner vom Verdichtungsverhältnis und nicht von Energieträger ab. Dabei soll man zwischen Detonationsneigung und Verbrennungstemperatur unterscheiden. Benzin ist Benzin und verbrennt immer bei gleicher Temperatur. Die Zündwilligkeit kann durch Zusätze beeinflusst werden.
Außerdem bin mir nicht sicher, ob wir die gleiche Formulierung für den Wirkungsgrad nutzen. Eine thermodynamische Maschine arbeitet zwischen zwei Wärmespeicher (Wärmereservoire) und liefert arbeitsfähige Energie (Arbeit). Als ein Wärmespeicher kann die Verbrennungstemperatur definiert werden! und der zweite Wärmespeicher ist ...?. Wenn du die Abgastemperatur keine Beachtung findet, welche Temperatur nimmst du für den zweiten Wärmespeicher, um den Wirkungsgrad zu definieren, etwa die Umgebung (300K, 400K)? Das ist dann falsch! Also wiederum kurz: der Wirkungsgrad von Benziner ist 1-(V1/V2)*kappa. Kappa ist den isentropen (adiabaten) Koeffizient, sagen wir beim Luft/Benzin-Mischung 1,4. V1 und V2 sind die beide Volumengrenzen. Steht in jedem guten Physik- oder Thermodynamikbuch. Der Carnot stellt eine Obergrenze für die Energieumwandlung eines Motors. Die unterschiedlichen Kreisprozesse Otto, Diesel, Striling, McMahon ,Gifford etc werden mit unterschiedlichen Prozesschritte Isentrope, Isobare Isotherme usw. realisiert. Habe schon im Tread geschrieben. Also es muß einleuchtend sein, dass sie nicht gleich sein können. Sonst darf es im Wirkungsgrad zwischen Diesel und Benziner kein Unterschied geben.
Einfach so schreiben, dass alle Diesel, Otto oder andere Prozesse den Carnot-Wirkungsgrad theoretisch erreichen und das die Abgastemperatur nicht zu berücksichtigen ist, ist falsch und offenbart vielleicht manche Defizite in der Physik oder der Thermodynamik.
Gruß
TAC engine
@frigenica
Also ich habe mir jetzt den ganzen Klimbim nicht komplett durchgelesen, aber ich schreibe trotzdem mal eine kurze Antwort:
Annahme: Carnot Prozeß
Darstellung:T-s-Diagramm.
Meine verrichtete Arbeit ist gleichbedeutende mit der Fläche die von der oberen und der unteren Temperatur eingeschloßen wird.
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von oben beschriebener Fläche zu der fläche die von oberer Temperatur und absoluter Nulltemperatur eingeschloßen wird.
Dieses Verhältnis kann man auch als Formel beschreiben und landet schließlich nach etwas kürzen und umstellen bei
ETA_Carnot = 1 - T_unten/T_oben
Beispiel 1:
Wenn jetzt ein Prozeß eine obere Temperatur (=Arbeitstemperatur) von 546K hat und eine untere Temperatur (Abgastemperatur) von 273K ergibt das einen Wirkungsgrad von
ETA = 1 - 273/546 = 0,5 = 50%
Beispiel 2:
obere Temperatur 1092K
untere Temperatur 546K
ETA = 1 - 546/1092 = 0,5 = 50%
Wie du siehst liegt bei Beispiel 2 die doppelte Abgastemperatur an und trotzdem beträgt der Wirkungsgrad 50%. Manchmal ist Physik so einfach. Du solltest dich mal aufs wesentliche konzentrieren anstatt vom Hundertsen ins Tausendste zu kommen. Denn formal falsch sind deine physikalischen Aussagen nicht, sie stehen nur in keinem korrekten Zusammenhang und sorgen somit für Verwirrung.
Außerdem solltest du etwas aufmerksamer lesen und nicht Sachen in eine Antwort hineininterpretieren die so nicht da stehen. In meinem letzten beitrag schrieb ich zum Beispiel
... Ohne die dazugehörige "Arbeitstemperatur" zu kennen ist die Abgastemperatur völlig nichtssagend über den Wirkungsgrad....
Q.E.D. weiter oben
Nichts mehr und nichts weniger. Keine weiteren Romane notwendig.
Gruß
Zitat:
Original geschrieben von 00Fishmaster
@frigenica
Also ich habe mir jetzt den ganzen Klimbim nicht komplett durchgelesen, aber ich schreibe trotzdem mal eine kurze Antwort:Annahme: Carnot Prozeß
Darstellung:T-s-Diagramm.
.... ......
... Ohne die dazugehörige "Arbeitstemperatur" zu kennen ist die Abgastemperatur völlig nichtssagend über den Wirkungsgrad....Q.E.D. weiter oben
Nichts mehr und nichts weniger. Keine weiteren Romane notwendig.
Gruß
Wiederum nicht korrekt. Mathe und Physik gehen Hand in Hand.
2/3 ist gleich auch wie 4/6 als Beispiel, aber thermodynamisch trotzdem falsch!
Das FALSCHE hier ist die 4. Warum? Die Arbeitstemperatur BRAUCHE ich nicht kennen, solange sich der Brennstoff nicht ändert und ich verschiedene Kreisprozesse miteinander vergleichen will. Die Arbeitstemperatur (z.B. Luft/Bezingemisch) ist in den meisten Fällen als "konstant" anzusehen. Die Abgastemperatur ist dann das Kriterium zur schnellen Prozessbewertung. Nun sehe ich auch keine weitere Notwendigkeit Aufklärungsarbeit zu leisten, da die Lehrresistenz höher liegt als die Wissbegierde.
Wer sich " den ganzen Klimbim nicht komplett" durchliest aber trotzdem eine Meinung hat, dem ist schlecht zu helfen. Eine einfache Frage zuletzt: Wieso hängt der Wirkungsgrad bei Benziner vom Verdichtungsverhältnis ab? Die Antwort ist noch offen! Erst nachdenken dann schreiben!
Meine Empfehlung ist den ganzen Klimbim PHYSIK od. THERMODYNAMIK komplett durchlesen und erst dann posten. Kreisprozesse beschreibt man in dem man einzelne Prozesse nimmt und zu einem Kreisprozess schließt und nicht: Wir nehmen Carnot an.....Hier geht es um STIRLING und nicht um Carnot, daher sind die Äpfel nicht Birnen.
Gruß
TAC engine
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Junge, lass dir helfen, du scheinst ja nicht dumm zu sein.
Zitat:
Wiederum nicht korrekt. Mathe und Physik gehen Hand in Hand.
2/3 ist gleich auch wie 4/6 als Beispiel, aber thermodynamisch trotzdem falsch!
Das FALSCHE hier ist die 4. Warum? Die Arbeitstemperatur BRAUCHE ich nicht kennen, solange sich der Brennstoff nicht ändert und ich verschiedene Kreisprozesse miteinander vergleichen will. Die Arbeitstemperatur (z.B. Luft/Bezingemisch) ist in den meisten Fällen als "konstant" anzusehen. Die Abgastemperatur ist dann das Kriterium zur schnellen Prozessbewertung.
Falsch,
die Arbeitstemperatur ist nicht nur vom Brennstoff sondern auch von den Randbedingungen (Lambda, homogenes oder heterogenes gemisch, AGR ja/nein, wenn ja, wieviel) abhängig und damit auch bei gleichem Kraftstoff variabel. Du triffst schon wieder irgend welche einschränkenden Annahmen und erklärst diese auch gleich noch als allgemeingültig. Wenn man nur den reinen (Carnot) Kreisprozeß beschreiben will, sind die Randbedingungen wie zum Beispiel Epsilon oder Kraftstoff unerheblich, man braucht tatsächlich nur T_oben und T_unten.
Trifft man allerdings die von dir anscheinend gemachten, restriktiven Randbedingungen, dann trifft die Aussage mit der Abgastemp zu. Das ist dann aber ein sehr spezielle und keine allgemeine Interpretation der Kreisprozeße.
Zitat:
Nun sehe ich auch keine weitere Notwendigkeit Aufklärungsarbeit zu leisten, da die Lehrresistenz höher liegt als die Wissbegierde.
Na da haßt du aber glück dass ich nicht genauso denke.
Zitat:
Wer sich " den ganzen Klimbim nicht komplett" durchliest aber trotzdem eine Meinung hat, dem ist schlecht zu helfen. Eine einfache Frage zuletzt: Wieso hängt der Wirkungsgrad bei Benziner vom Verdichtungsverhältnis ab? Die Antwort ist noch offen! Erst nachdenken dann schreiben!
Also, bei deiner falschen Definition des Gleichraumprozeß (=Benzinprozeß) 2 Beiträge weiter vorne habe ich aufgehört intensiv zu lesen und bin ins überfliegen übergegangen. Du wirst mir verzeihen ..
Die richtige Definition des Wirkungsgrad des Gleichraumprozeßes lautet:
Eta = 1 - (V2/V1)^(kappa-1)
mit V1=Hubvolumen und V2=Kompressionsvolumen.
Das ganze kann man dann noch mit den allgemein bekannten gesetzen der Physik umstellen zu
Eta = 1 - T1/T2 = 1 - (T4-T1)/(T3-T2)
Und, man sehe und staune, man erhält wieder ein Temperaturverhältnis zur Berechnung des Wirkungsgrads. Und wieder braucht man beide Temperaturen um eine allgemein gütige Aussage zu treffen. Der Wirkungsgrad hängt also deswegen von der Verdichtung ab, weil ich mittels der Verdichtung meine Prozeßtemperaturen steuern kann. Diese Antwort auf deine Frage war übrigens nie offen sondern ist schon seit Jahrzehnten in der gängigen Fachliteratur nachzuschlagen.
Zitat:
Meine Empfehlung ist den ganzen Klimbim PHYSIK od. THERMODYNAMIK komplett durchlesen und erst dann posten. Kreisprozesse beschreibt man in dem man einzelne Prozesse nimmt und zu einem Kreisprozess schließt und nicht: Wir nehmen Carnot an.....Hier geht es um STIRLING und nicht um Carnot, daher sind die Äpfel nicht Birnen.
Danke für die Komplimente, ich reiche sie gerne zurück.
Der Carnotprozeß ist übrigens der am einfachsten zu verstehende Kreisprozeß und wird daher gerne von mir für Erklärungen genutzt. Die physiklaischen Gesetze dahinter sind nämlich allgemeingültig. Das ist definitiv kein vergleich von Äpfeln und Birnen, höchsten von Golden Delicious und Boskoop.
Gruß
@00Fishmaster: Danke, gut erklärt, endlich mal jemand mit fundiertem Wissen 🙂
Nicht immer ist Wiki gut, aber Carnot und die Wirkungsgradberechnung ist nicht so übel erklärt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Carnot-Kreisprozess
Letztlich eine "simple" Energiebilanz. Wirkungsgrad = Nutzen/Aufwand
Gruß Meik
Zitat:
Original geschrieben von 00Fishmaster
Junge, lass dir helfen, du scheinst ja nicht dumm zu sein.
Kompliment zurück!
Zitat:
Original geschrieben von 00Fishmaster
Falsch,
die Arbeitstemperatur ist nicht nur vom Brennstoff sondern auch von den Randbedingungen (Lambda, homogenes oder heterogenes gemisch, AGR ja/nein, wenn ja, wieviel) abhängig und damit auch bei gleichem Kraftstoff variabel. Du triffst schon wieder irgend welche einschränkenden Annahmen und erklärst diese auch gleich noch als allgemeingültig. Wenn man nur den reinen (Carnot) Kreisprozeß beschreiben will, sind die Randbedingungen wie zum Beispiel Epsilon oder Kraftstoff unerheblich, man braucht tatsächlich nur T_oben und T_unten.
Trifft man allerdings die von dir anscheinend gemachten, restriktiven Randbedingungen, dann trifft die Aussage mit der Abgastemp zu. Das ist dann aber ein sehr spezielle und keine allgemeine Interpretation der Kreisprozeße.
Danke!
Alles ist mir auch bekannt. Habe die ersten TDI´s mit EDC in den 90-er mitentwickelt. Soviel zu meiner Kenntnistiefe. Ich habe die Restriktionen gemacht, um notwendige Voraussetzungen zu schaffen, damit verschiedene Kreisprozesse miteinander vergleichbar sind. Der Sinn besteht darin die technischen Kreisprozesse mit ihren einzelnen Prozessschritten zu beschreiben. Danach, wie oben, die technisch maximal mögliche Arbeit ausrechnen und dies dann mit der verfügbaren Arbeit der technisch gebauten Maschine im Verhältnis zu stellen. Dieser Vergleich erlaubt einen Blick über die technisch/technologischen Möglichkeiten überhaupt. Ist der Prozess "technologisch am Ende" oder gibt es noch was zu tun! Ein Vergleich mit Carnot liefert keine solche Detailinformationen.
Ich lasse es gern hören, wie man anderweitig verschiedene Kreisprozesse miteinander vergleicht - ich hoffe nicht jetzt carnotbezogen zu lesen.
Zitat:
Original geschrieben von 00Fishmaster
Wer sich " den ganzen Klimbim nicht komplett" durchliest aber trotzdem eine Meinung hat, dem ist schlecht zu helfen. Eine einfache Frage zuletzt: Wieso hängt der Wirkungsgrad bei Benziner vom Verdichtungsverhältnis ab? Die Antwort ist noch offen! Erst nachdenken dann schreiben!Also, bei deiner falschen Definition des Gleichraumprozeß (=Benzinprozeß) 2 Beiträge weiter vorne habe ich aufgehört intensiv zu lesen und bin ins überfliegen übergegangen. Du wirst mir verzeihen ..
Die richtige Definition des Wirkungsgrad des Gleichraumprozeßes lautet:
Eta = 1 - (V2/V1)^(kappa-1)
mit V1=Hubvolumen und V2=Kompressionsvolumen.Das ganze kann man dann noch mit den allgemein bekannten gesetzen der Physik umstellen zu
Eta = 1 - T1/T2 = 1 - (T4-T1)/(T3-T2)
Und, man sehe und staune, man erhält wieder ein Temperaturverhältnis zur Berechnung des Wirkungsgrads. Und wieder braucht man beide Temperaturen um eine allgemein gütige Aussage zu treffen. Der Wirkungsgrad hängt also deswegen von der Verdichtung ab, weil ich mittels der Verdichtung meine Prozeßtemperaturen steuern kann. Diese Antwort auf deine Frage war übrigens nie offen sondern ist schon seit Jahrzehnten in der gängigen Fachliteratur nachzuschlagen.
Korrekte Ausführung! Respekt - ich habe die minus eins nicht dabei! Die Frage war nur im Dialog offen.
Zitat:
Original geschrieben von 00Fishmaster
Danke für die Komplimente, ich reiche sie gerne zurück.
Der Carnotprozeß ist übrigens der am einfachsten zu verstehende Kreisprozeß und wird daher gerne von mir für Erklärungen genutzt. Die physiklaischen Gesetze dahinter sind nämlich allgemeingültig. Das ist definitiv kein vergleich von Äpfeln und Birnen, höchsten von Golden Delicious und Boskoop.
Bin trotzdem nicht ganz einverstanden. Vergleichen wir z.B. Otto mit Diesel und mit Stirling untereinander. Wenn wir alles auf Carnot beziehen, kann der Benziner nie besser als der Diesel da stehen. Man kann sehr schnell "oberflächlich" folgern – wir arbeiten weiter an Diesel, da Benziner eh schlecht ist. Der bessere Vergleich ist, den idealen Diesel mit dem realen Diesel oder der ideale Benziner mit dem realen Benziner zu vergleichen. Dies ermöglich, die Kreisprozesse untereinander in Bezug auf Effektivität zu vergleichen. Das ändert nichts an die Tatsache, dass der Diesel immer der energetisch bessere bleibt. Die Spitze ist natürlich dann der Stirling. Ich hoffe, dass dies kein Geheimnis mehr ist.
Gruß
TAC engine
Das Thema ist wohl weniger Wirkungsgrad als viel mehr der Aufwand der Abgasnachbehandlung.
Mein Favorit ist der serielle Hybrid, bzw. das E-Auto mit RangeExtender.
Da der aber eher selten laufen soll und dann auch eher kurz ist der Diesel da eher von Nachteil.
Auf Langstrecken ist er klar besser - aber dann ists auch irgendwie nicht mehr sinnvoll, mit dem Verbrenner nicht direkt die Räder anzutreiben.
Trotzdem wäre ein kleiner Diesel garnicht dumm... er muss so klein sein, dass er halbswegs schnell warm wird - also eher geringe Masse, aufheizen des Kühlwassers mit dem Abgas in der Warmlaufphase und der Verbrenner sollte im Winter als Heizung dienen - quasi als wärmegeführtes BHKW.
Zitat:
Original geschrieben von crazychris1979
Das Thema ist wohl weniger Wirkungsgrad als viel mehr der Aufwand der Abgasnachbehandlung.
Das ist der Punkt der den Stirling so interessant macht. Die äußere kontinuierliche Verbrennung ist bei weitem nicht so schadstoffreich wie die explosionsartige im Otto oder Diesel. Zudem ist sie weit flexibler was die Wärmequelle angeht.
Allerdings sind die Motoren noch nicht ganz problemfrei. Hohe Wirkungsgrade gibt es nicht mit Luft als Medium, geeignete Gase wie Wasserstoff oder Helium verflüchtigen sich leicht. Höhere Drehzahlen senken den Wirkungsgrad da der Wärmeübergang im Tauscher schlechter wird. Dann im Auto die Frage wie hoch ist das Leistungsgewicht bzw. der Bauraum (keine Ahnung)? Krieg ich eine entsprechende Leistung in den Motorraum?
Gruß Meik
Zitat:
Die äußere kontinuierliche Verbrennung ist bei weitem nicht so schadstoffreich wie die explosionsartige im Otto oder Diesel.
Ja, aber zum großen Teil deshalb, weil keine so hohen Temperaturen wie bei Diesel und Otto erreicht werden DÜRFEN........mit den entsprechenden Auswirkungen auf den Wirkungsgrad.......
Zitat:
Höhere Drehzahlen senken den Wirkungsgrad da der Wärmeübergang im Tauscher schlechter wird. Dann im Auto die Frage wie hoch ist das Leistungsgewicht bzw. der Bauraum
Beides hat dieselbe, nicht zu beseitigende Ursache: die gesamte Wärme muß zweimal über Wärmetauscherflächen übertragen werden !
Mal angenommen der Motor erreicht 33% Wirkungsgrad. Dann müssen für 100 kW Wellenleistung auf der heißen Seite 300 kW und auf der kalten 200 kW übertragen werden. Nun darf aber der Wärmetauscher weder hohe Strömungswiderstände noch große Totvolumina aufweisen (was gegensätzliche Forderungen sind). Andererseits muß der Wärmeübergangskoeffizient hoch sein, damit das delta T ÜBER den Wärmetauscher nicht zu hoch wird. Diese Forderung ist wiederum mit den beiden anderen nicht vereinbar.
Außerdem werden die Wärmetauscher groß und schwer. Ein 300 kW HT Wärmetauscher hat etwa eine Fläche von 30 m². Das in einem Hochtemperaturwerkstoff wie Nickel ausgeführt ist nicht nur teuer, sondern auch echt heavy.
Gruß SRAM
Sooo schlecht wird der Wirkungsgrad mit verringerter Temperatur nicht. Auf der anderen Seite ist ja auch das Temperaturniveau auf der kalten Seite niedriger, letztlich bleiben ja die Temperaturdifferenzen im Wirkungsgrad stehen, nicht das absolute Niveau.
Die praktischen Probleme mit Wärmetauscher etc. bleiben. Wobei 30m²? Wie viel macht das heute? Mit Wabenstrukturen und entsprechend dünnen Blechen kriegt man ja relativ viel Wärmeübertragungsfläche in kompakte Wärmetauscher. Hab da leider keine Ahnung wo man derzeit größen- und gewichtstechnisch liegt. 😕
Gruß Meik
Dünne Kanäle --> viel Reibung ! (man kann sich die Art der Verluste raussuchen, sie aber nicht vermeiden 😉 )
Man sollte das Problem mit der Temperatur nicht unterschätzen:
Die Wärme muß ja auf der kalten Seite gegen Umgebung getauscht werden. Die Umgebungstemperatur ist in Mitteleuropa im Durchschnitt bei 10 Grad Celsius, also 283 Kelvin. Soll der Wärmetauscher nicht zu groß werden, muß das delta T über den Wärmetauscher so bei 100 k liegen (wer das nicht glaubt: denkt mal an den Autokühler, der nur ca. 20 % dieser Wärmemenge übertragen muß, dies in der Regel bei 100 K delta T tut, und wie groß dieser ist 😉 ), womit die Kaltseite der Maschine bei 383 K liegen würde.
Materialtechnisch sind mehr wie 800°C auf der heißen Seite des Heißwärmetauschers nicht drin (Nickelbasislegierung). Der hat aber auch ein Temperaturgefälle, so daß das Heiße Ende der Maschine bei ca. 700°C also 973 K liegt.
Damit kann man jetzt den theoretischen Maximalwirkungsgrad der eigentlichen Maschine berechnen. Davon gehen dann noch die Verluste durch die unvermeidlichen Toträume, Reibung und die nichtideale Kinematik des Kurbeltriebes ab.
Einfach mal rechnen und mit den entsprechenden Zahlen für Otto und Diesel vergleichen, dann weis man wo man sein Geld investieren sollte 😉
Gruß SRAM
P.S.: Quotient nicht Differenz. Das macht viel aus.....
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
Materialtechnisch sind mehr wie 800°C auf der heißen Seite des Heißwärmetauschers nicht drin (Nickelbasislegierung).
Könnte man hier nicht etwas auf Keramik-Basis machen, was für höhere Temperaturen auslegbar wäre?