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Warum steht das Kühlsystem eines betriebswarmen Motors unter druck?

Themenstarteram 14. Dezember 2011 um 12:59

hi leute ich brauche eure hilfe ??

 

Warum steht das Kühlsystem eines betriebswarmen Motors unter druck ??

Beste Antwort im Thema

Zitat:

Wie willst du denn bitte den Siedepunkt von Wasser heraufsetzen?

Der Siedepunkt ist der Punkt eines Stoffes, bei dem dessen Dampfdruck 1 bar erreicht. In Gemischen kann ein Stoffgemisch(!) wie Wasser/Ethylenglykol natürlich höher sieden. Der Trenneffekt der Destillation kommt vornehmlich daher, dass ein Stoff etwas früher siedet wie der andere, also im Dampf angereichert wird. Kondensiert man den Dampf und verdampft das Kondensat wieder neu, so ist der flüchtige Stoff nochmal angereichert. Und am Ende ausreichend "rein".

Details siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Siedepunkt#Siedepunkterh.C3.B6hung

Also: Natürlich kann ein Gemisch höher sieden. Unzureichender Frostschutz senkt auch den Siedepunkt deutlich ab, was ggf. zu Dampfblasenbildung und dann mangels Kühlung zu lokalen Überhitzungsschäden führt. Denn wo eine Dampfblase ist, ist kein kühlendes Kühlmittel...

 

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Ich könnte mir vorstellen, daß die Luftkühlung bei den kommenden Elektrofahrzeugen wieder eine Renaissance erlebt.

Also der 911er hat schon seit 1997 Wasserkühlung - da ist aber Einiges an Dir vorbeigegangen...

@Drahkke: die Batterie des Tesla-Roadster z.B. ist flüssiggekühlt...und aktuelle Elektromotoren haben so einen hohen Wirkungsgrad, dass nicht viel gekühlt werden muss.

Zitat:

Original geschrieben von diezge

 

Hallo,

das habe eigentlich alle Motoren, denn das Öl muss ja genauso gekühlt werden. Nur ist es so, dass beim Durchschnittsmotor die Wärme des Öls über einen Wärmetauscher im Motorblock an das Kühlwasser abgegeben wird.

 

Gruß,

diezge

Ich würde behaupten das es mehr Motoren gibt die kein Öl Wasser Wärmetauscher haben als welche mit. Meiner hat sowas auch nicht, der hat ne Aluölwanne mit Rippen und das muss zur Kühlung reichen.

Wenn ich höherwertige Fahrzeuge mit größeren Motoren fahre werde ich die Öl Wasser Wärmetauscher öfters auffinden, bei den Kleinwägen aber nicht.

Zitat:

Original geschrieben von Provaider

Zitat:

Original geschrieben von diezge

 

Hallo,

das habe eigentlich alle Motoren, denn das Öl muss ja genauso gekühlt werden. Nur ist es so, dass beim Durchschnittsmotor die Wärme des Öls über einen Wärmetauscher im Motorblock an das Kühlwasser abgegeben wird.

 

Gruß,

diezge

Ich würde behaupten das es mehr Motoren gibt die kein Öl Wasser Wärmetauscher haben als welche mit. Meiner hat sowas auch nicht, der hat ne Aluölwanne mit Rippen und das muss zur Kühlung reichen.

Wenn ich höherwertige Fahrzeuge mit größeren Motoren fahre werde ich die Öl Wasser Wärmetauscher öfters auffinden, bei den Kleinwägen aber nicht.

Hallo,

also der in meiner Signatur stehende Kleinwagen hat auf jeden Fall einen Ölkühler, der die Abwärme an das Kühlwasser abgibt.

Wenn man es genau nimmt, ist eine Aluölwanne mit Rippen ja auch ein Ölkühler... ;-)

 

Gruß,

diezge

Natürlich soll die Aluwanne die wärme abführen, die gab es übrigens nur für die Modelle mit Klimaanlage, die ohne hatten Stahlwannen.

Ist aber eine sehr primitive und vor allem auch nachteilige Lösung im Winter. Der Öl Wasser WT kann wärme vom Kühlwasser ans Motoröl abgeben keim Kaltstart, die Aluwanne nicht.

Das Thermomanagement kann man auch auf die Spitze treiben, Audi z.b. wärme und Kühlt das Getriebeöl neuerdings.

Das ist aber den Abgas und Steuergesetzen geschuldet weil man den Normverbrauch senken muss. Allerdings gibt es mehr Fahrzeuge die noch vor der Zeit den Normverbrauchs auf die Straße kamen, das durchschnittliche Auto ist ja 7 Jahre alt. D.h. meine aussage das es noch mehr Motoren ohne Ölwasser WT gibt als mit. Die in Zukunft aber weiter ansteigen werden müssen

PS Der Polo 6r ist nicht mehr unbedingt ein Kleinwagen, immerhin bringt er es auf fast ziemlich genau 4m und ist damit länger als ein Golf 1 und etwa gleich groß wie ein Golf II und die nennen sich Kompaktwagen. Vllt sollte man den Polo Kompaktklasse nennen und die Golf dann untere Mittelklasse.

Gibt im Vergleich Öl zu Wasser mindestens zwei gute Gründe gegen Öl als Kühlmittel. Nennt sich Nusselt Zahl, in der steckt das "lambda" als Wärmeleitfähigkeit. Diese ist bei Wasser bedeutend höher, was den Wärmeübergangswiderstand der Grenzschicht einer Strömung massiv herabsetzt.

Der zweite Grund ist die Wärmekapazität, Wasser kann recht viel aufnehmen und erwärmt sich nur halb so stark wie Öl. Man müsste also doppelt so viel Öl fördern wie Wasser um die gleiche Menge an Wärme zu transportieren.

Was hier die Diskussion um Siedepunkte von Zweistoffgemischen angeht. Möchte jemand Details? Wir können das gerne gemeinsam durchrechnen ;) Ist nur ein kleiner Exkurs in das dritte Semester physikalische Chemie.

Wenn man Wasser mit einem höhersiedenden Stoff wie eben Frostschutz (Ethylenglykole) verschneidet, so steigt dessen Siedepunkt (also Dampfdruck = 1 bar(abs)) an. Wenn man es mit was Leichtsiedendem verschneidet, so sinkt dieser Siedepunkt ab und die Mischung "kocht" früher. Der Effekt wird z.B. beim Scheibenwaschen genutzt, wo der Alkohol (meist Isopropanol) dafür sorgt, dass das eigentlich schwersiedende Wasser schneller verdunstet.

Der Druck im Kühlsystem ist gewollt. Man hat alleine durch die Kühlmittelpumpe einen Druckgradienten, dort sollte es keine Ausgasungen geben. Denn beim so genannten "Filmsieden" bricht der Wärmeübergang zusammen und Bauteile werden nicht mehr ausreichend gekühlt. Beispiel hier wäre der auf der Herdplatte tanzende Wassertropfen, der von seinem eigenen Dampfpolster isoliert wird.

@Deathandpain

Du solltest mit der Deutung von Wikipedia-Artikeln etwas vorsichtiger sein. Sieden ist ein Teil des Destillierens. Kollege ehochx war mit seinen Rückschlüssen von z.B. Salzwassergemischen etwas voreilig. Man kann zwar nicht den Siedepunkt von reinem Wasser erhöhen, aber Zweistoffgemische mit Wasser können durchaus höher wie 100°C sieden.

am 15. Dezember 2011 um 5:14

Um mit Öl zu kühlen, muss in etwa die 3 Fache Menge gegenüber der Menge des nötigen Wassers eingesetzt werden, um die selbe Wärmemenge abzuführen.

18-40 L Kühlöl wollen auch bewegt werden und müssen irgendwo Platz finden. Öl ist zwar leichter als Wasser, aber eine Pumpe allein, ist damit überfordert.

 

am 15. Dezember 2011 um 9:36

Zitat:

Original geschrieben von diezge

Das mit dem Schnellkochtopf soll auch nur als Beispiel dienen. Normale Kochtöpfe sind ja auch offen, es kann sich also kein Druck aufbauen.

Genau das meinte ich. :)

Zitat:

Original geschrieben von diezge

Beim Schnellkochtopf ist der Überdruck gewollt, da das Wasser erst bei über 100 °C zu sieden beginnt und die Speisen dann schneller garen.

Als Alternative siedepunkterhöhende Additive reinzukippen wäre beim Schnellkochtopf aber auch so ne Sache. :D

Zitat:

Original geschrieben von GaryK

Kollege ehochx war mit seinen Rückschlüssen von z.B. Salzwassergemischen etwas voreilig. Man kann zwar nicht den Siedepunkt von reinem Wasser erhöhen, aber Zweistoffgemische mit Wasser können durchaus höher wie 100°C sieden.

Ja, zugegeben, das war offensichtlich etwas sehr voreilig. Aber man lernt halt immernoch dazu.

Auf jeden Fall sind deine Ausführungen sehr interessant. Kannst du vielleicht noch genauer erklären, weshalb das Gemisch höher siedet? Ist die Bindung zwischen den Wassermolekülen durch den Zusatzstoff höher, sodass sie auch bei 105°C dicht zusammengepfercht immernoch glücklich sind und nicht in die Freiheit wollen?

Kurzfassung:

Stell dir vor, du hast zwei Stoffe die bei 100°C bzw. 200°C sieden. Der Siedepunkt ist der Punkt, an dem der Dampfdruck der Flüssigkeit gleich dem Umgebungsdruck (also 1 bar) ist.

Der Gesamtdruck ist gleich der Summe der Partialdrücke. Partialdruck heißt, wenn du bei Umgebungsdruck 80% Wasser und 20% Ethanol hättest, dass 0.8 bar aus Wasser und 0.2 bar aus Ethanol kommen. Siehe auch Dampfdruck. Nach dem Raoult'schen Gesetz ist der Partialdruck eines (ideal löslichen) Stoffes über der Flüssigkeit gleich seinem Stoffmengenanteil mal Dampfdruck dieser Reinkomponente.

Praktisch: Würdest du also in einen völlig evakuierten Kolben Wasser bei exakt 100°C einfüllen, so würdest du 1 bar messen. Würdest du 80 mol% Wasser mit 20 mol% Kochsalz einfüllen, so hättest du nur 800 mbar. Deswegen siedet Salzwasser später wie Reinstwasser.

Der Dampfdruck eines Reinstoffes steigt wiederum mit der Temperatur an, dahinter steht die Clausius Clapeyron Gleichung. Kurz: Exponenzieller Anstieg, der Exponenzialfaktor ist die Verdampfungswärme.

Die Mischung kocht nun bei Umgebungsdruck erst , wenn der Dampfdruck BEIDER Stoffe in summe 1 bar erreicht. Bei z.B. 80% Wasser und 20% Frostschutz sowie 100°C hättest du anfänglich durch 80% Wasser mit 1 bar Druck des Reinstoffs gerade mal 0,8 bar zusammen. Plus das, was die zweite Komponente beitragen kann, im Zweifel "wenig" wegen der exponenziellen Abhängigkeit. Das reicht also nicht fürs sieden (1 bar gleich siedend) und du hast 100°C ohne "Blasen". Erhöhst du die Temperatur, so steigen die Dampfdrücke BEIDER Stoffe an. Der Siedepunkt ist erreicht, wenn die Summe beider Partialdrücke 1 bar erreicht. Daher hängt der Siedepunkt von der Zusammensetzung der Flüssigphase ab.

Das Thema ist etwas komplex, aber ich hoffe die Grundidee kommt brauchbar rüber.

am 15. Dezember 2011 um 13:53

Zitat:

Exponenzieller Anstieg, der Exponenzialfaktor ist die

Ich weis: neue Rechtschreibung.

Aber es tut dennoch weh.

Vorallem frage ich mich, wie man dann zum Wortstamm kommen will:

muß ich etwa in Zukunft "Exponenz" statt Exponent schreiben ?

Sorry: selbst unter Strafandrohung werde ich DAS niemals tun !

 

Entschuldigung für o.t.

SRAM

Zitat:

Original geschrieben von Provaider

.........

Ich würde behaupten das es mehr Motoren gibt die kein Öl Wasser Wärmetauscher haben als welche mit. Meiner hat sowas auch nicht, der hat ne Aluölwanne mit Rippen und das muss zur Kühlung reichen.

Wenn ich höherwertige Fahrzeuge mit größeren Motoren fahre werde ich die Öl Wasser Wärmetauscher öfters auffinden, bei den Kleinwägen aber nicht.

praktisch alle wolfsburger inkl. kleinwagen haben seit einführung der wassergekühlten diesen öl/wasserwärmetauscher.

der dient übrigens nicht primär der ölkühlung sondern der schnelleren ölerwärmung nach dem kaltstart, da kühlwasser bedeutend schneller warm wird.

wasser hat von allen flüssigkeiten das beste wärmeleitvermögen (quecksilber mal aussen vor:p)

am 15. Dezember 2011 um 14:33

Das wäre doch mal eine kreative Idee für den gechippten Motor: Quecksilberkühlung! :D

Zitat:

Original geschrieben von GaryK

Deswegen siedet Salzwasser später wie Reinstwasser.

Hm, wieviel später denn? 1 Stunde? Ein Tag? Und dann siedet das Salzwasser aber doch wie Reinstwasser? Und wie siedet es vorher?

Kannst mir mal auflisten welche das sind, den z.b. der Golf 3 GT mit 90 PS hat den nicht, aber der ist auch wassergekühlt.

Der GTI hat ihn wieder.

Zitat:

Original geschrieben von DeathAndPain

Hm, wieviel später denn? 1 Stunde? Ein Tag? Und dann siedet das Salzwasser aber doch wie Reinstwasser? Und wie siedet es vorher?

GaryK meint mit "später", daß es bei einer höheren Temperatur als reines Wasser siedet.

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