Strömungsphysik, Verdichterturbine und Drall

Hallo allerseits.

Mich beschäftigt schon seit einiger Zeit ein Gedanke, das die Verdichterturbine beim Ansaugen einen Drall erzeugt, die sich vor der Turbine schon leicht drehende Luft senkt den Verdichterwirkungsgrad.
Bei etwas recherchen im www bin ich über folgenden Link gestolpert http://www.kunststoffforum.de/information/news_artikel.php4?id=3680.
Der Gedanke sowas bei meinem alten K03 einzubauen hat sich immer mehr in den Hinterkopf gebohrt , nur gibts das wohl noch nicht in Großserie, da frage ich mich auch warum, nachgebaut habe ich so ein Teil mal aus 0,5mm starken VA Blech, jedoch haben meine Drallbleche eine Statische und keine Dynamische Geometrie, da stellt sich die Frage was passiert bei hohen Flow, wenn die Drallbleche etwas angestellt sind, habe etwa nen Anstellwinkel von 15° (Einflussrichtung als Lot).
Der Durchmesser meines Sauggehäuses vor der Verdichterturbine beträgt ganz innen 34mm, also grob übern Daumen sind das 9cm² Querschnitt, bei Max Flow @4000rpm wären das fast 900m/s, welche die Luft da zurücklegen muß, praktisch gesehen ist es ja etwas riskant, reißt mir da so ein Drallblech weg habe ich Magnesiumsalat statt eine Verdichterturbine.

Wie groß könnten bei der Strömung die Kräfte sein, bzw wieviel Druck lastet bei 2,5 facher Schallgeschwindigkeit auf einen cm²? Und das nächste, kann sowas eventuell ein Schwingen der Gassäule erzeugen, wodurch das Material meines Drallbilders ermüden könnte?

Hier mal der Prototyp ohne Feinschliff, S** Arbeit bei dem winzigen Ding.



mfG,Aron

bei 900 m/s hast du nen Rechenfehler.

Ich habs letztens fuer die Saugoeffnung am Luftfilter berechnet und kam das auf 95,2 m/s (bei 1,9er TDI, volle Fuellung, 1.1 bar Ladedruck und 4000 rpm.

900m/s sind Mach 3 !

m;

dieselmartin hat folgendes geschrieben:

bei 900 m/s hast du nen Rechenfehler. Ich habs letztens fuer die Saugoeffnung am Luftfilter berechnet und kam das auf 95,2 m/s (bei 1,9er TDI, volle Fuellung, 1.1 bar Ladedruck und 4000 rpm. 900m/s sind Mach 3 ! m;

Und recht hast Du, sind 900 dm/s, bin noch etwas vom Sägen ausser puste, mit der Laubsäge Edelstahl macht keinen Spaß.

Dann dürften die Kräfte ja nicht so groß sein, oder?
Ich habe schon die ganze Zeit überlegt wie dieses komische Gummiding das bloß aushalten soll. Aber zurück zum Thema, welche Belastungen habe ich in Hinsicht auf Schwingungen?

Hi,

ich will Dich ja nicht frustrieren, aber wenn ich mir die Blechkonstruktion ansehe, vermute ich daß Du nach ca. 1km Vollgas einen neuen Lader brauchst.

Grüße, Rainer

Vorab: ein Verdichter ist keine Turbine, Begriffe wie Verdichterturbine oder Turbinenverdichter gibt es nicht.

Diese variable Vorleitgitter das du ansprichst war bei BMW in Serie, allerdings nur eine kurze Zeit. Das sollte eigentlich schon für sich sprechen.

Das Gitter unmittelbar vor dem Verdichter hat die Aufgabe die Pumpgrenze zu verschieben (somit höhere Motordrehmomente bei geringen Drehzahlen). Das geschieht bei in dem ein Drall erzeugt wird. Bei höheren Verdichterluftmassen wirkt sich so ein Drall immer negativ auf den Verdichterwirkungsgrad aus, daher wird auch ein flexibles Gitter benötigt. Ein festes Gitter wirkt bei höheren Durchsätzen wie eine Drossel. Die Nennleistung kann mit so einem Gitter nie erhöht werden.

Du sprichst von einem K03 (jetzt egal ob beim Otto- oder Dieselmotor). Ohne eine variable Turbine wirst du nie in den Bereich gelangen, in dem so ein Vorleitgitter Sinn macht. So ein Gitter erzeugt Schwingungen. Ich würde mir weniger Sorgen um das Gitter machen, vielmehr werden die Verdichterschaufeln durch so ein Gitter immer zum Schwingen (im Resonanzbereich?) angeregt (BMW?). Übrigens als Werkstoff für die Verdichterräder in Pkw-Abgasturboladern werden immer Aluminiumlegierungen verwendet.

Noch eine kleine Anmerkung:
Es ist funktionsentscheidend ob das Gitter einen Mit- oder einen Gegendrall erzeugt. Soweit ich das erkennen kann erzeugt dein Gitter allerdings den falschen Drall. Wenn du dein Gitter wirklich verbauen willst, solltest du die Schaufeln in die andere Richtung biegen.

vanilla299 hat folgendes geschrieben:

Vorab: ein Verdichter ist keine Turbine, Begriffe wie Verdichterturbine oder Turbinenverdichter gibt es nicht. Diese variable Vorleitgitter das du ansprichst war bei BMW in Serie, allerdings nur eine kurze Zeit. Das sollte eigentlich schon für sich sprechen. Das Gitter unmittelbar vor dem Verdichter hat die Aufgabe die Pumpgrenze zu verschieben (somit höhere Motordrehmomente bei geringen Drehzahlen). Das geschieht bei in dem ein Drall erzeugt wird. Bei höheren Verdichterluftmassen wirkt sich so ein Drall immer negativ auf den Verdichterwirkungsgrad aus, daher wird auch ein flexibles Gitter benötigt. Ein festes Gitter wirkt bei höheren Durchsätzen wie eine Drossel. Die Nennleistung kann mit so einem Gitter nie erhöht werden. Du sprichst von einem K03 (jetzt egal ob beim Otto- oder Dieselmotor). Ohne eine variable Turbine wirst du nie in den Bereich gelangen, in dem so ein Vorleitgitter Sinn macht. So ein Gitter erzeugt Schwingungen. Ich würde mir weniger Sorgen um das Gitter machen, vielmehr werden die Verdichterschaufeln durch so ein Gitter immer zum Schwingen (im Resonanzbereich?) angeregt (BMW?). Übrigens als Werkstoff für die Verdichterräder in Pkw-Abgasturboladern werden immer Aluminiumlegierungen verwendet. Noch eine kleine Anmerkung: Es ist funktionsentscheidend ob das Gitter einen Mit- oder einen Gegendrall erzeugt. Soweit ich das erkennen kann erzeugt dein Gitter allerdings den falschen Drall. Wenn du dein Gitter wirklich verbauen willst, solltest du die Schaufeln in die andere Richtung biegen.

moin...

So, Test beendet .

Der Gegendrall hat schon gepasst, die Klappen gingen in das Verdichtergehäuse des Laders. Das eine Turbine kein Verdichter ist lassen wir mal dahin gestellt sein (Abgasturbine und auf der anderen Seite der Compressor ist der Aufbau eines Laders, über Fachbegriffe könnte man sich streiten, steht in der Literatur die Verdichterturbine als selbige, Compressor, etc).

Ich habe ihn mal auf der Rolle bei 4000rpm drehen lassen (mit Serienkonfiguration). Bei 1980mbar Druck im Saugrohr war das Waste Gate laut PPS mit 64% angesteuert, ohne das Ding waren es 71%, auch wenns nicht die Welt ist, aber meine Ladedrehzahl müsste etwas niedriger sein .
Bei 1500rpm hatte er Serie 1440mbar, mit diesem Drallerzeuger 1510mbar, jedoch hatte ich den Anstellwinkel sehr flach, eher damit sich kein natürlicher Drall mit der Drehrichtung ohne besagtes Bauteil gibt, was ja bakanntlicherweise den Wirkungsgrad des Verdichters senkt.

Zur Haltbarkeit des Drallerzeugers, hatte den danach mal am Außenring gespannt, keine Panik, ich konnte den Stern mit 17kg belasten, bevor ein Steg gerissen ist, ja neuer Lader wäre ärgerlich gewesen, kosten im EK ja gleich mal 350€ Netto .

Also danke erstmal für alle Beiträge, sonst hätte ich die beim Test wohl recht steil gelassen, so gabs wenigstens keine Probleme.

Fazit, der natürliche Drall an der Saugseite des Laders ist doch nicht unerheblich, begrenzt man ihn zumindestens, indem mal die Luft Gerade führt hebt man den Wirkungsgrad etwas an.

Wobei hinzugefügt sei, das das mit den Schwingungen im Verdichter mir Grund zur Sorge gibt, also lieber lassen?

Hi Aaron,

also dieses "Drallgitter" macht wirklich nur Sinn bei einem hochaufgeladenen Motor aufgrund niedriger Verdichtung um den Kennfeldbereich nach links zu vergrössern wie Vanilla es sehr passend beschrieben hat. Vor allem wenn ein Knick in der Rohrführung kurz vor Verdichter vorhanden ist.
BMW hatte sowas, Toyota hatt es jetzt, nach Jahren in der Entwicklung, in Serie. Kannste beim Händler bestellen und mal nachschauen.
Aber bei einem 1,9 TDI mit Waste-Gate kann dies, nach heutigem Wissensstand, nur zu Leistungsverlust führen. Wenn nicht - meinen Glückwunsch.

Grüsse

Aron hat folgendes geschrieben:

... Ich habe ihn mal auf der Rolle bei 4000rpm drehen lassen (mit Serienkonfiguration). Bei 1980mbar Druck im Saugrohr war das Waste Gate laut PPS mit 64% angesteuert, ohne das Ding waren es 71%, auch wenns nicht die Welt ist, aber meine Ladedrehzahl müsste etwas niedriger sein . Bei 1500rpm hatte er Serie 1440mbar, mit diesem Drallerzeuger 1510mbar, jedoch hatte ich den Anstellwinkel sehr flach, eher damit sich kein natürlicher Drall mit der Drehrichtung ohne besagtes Bauteil gibt, was ja bakanntlicherweise den Wirkungsgrad des Verdichters senkt. ...

Nur zum Verständnis bitte.

Ich lese aus dem zitierten Absatz, dass weniger Abgas durch das Waste-Gate ging, ergo mehr durch die Abagsturbine. Das deckt sich für mich mit dem Mehr an Ladedruck, was dann allerdings mehr Laderdrehzahl bedeutet.

Hab ich was Grundlegendes falsch verstanden?

Dank und Gruß, Seb

SP - Sebastian hat folgendes geschrieben:

Aron hat folgendes geschrieben: ... Ich habe ihn mal auf der Rolle bei 4000rpm drehen lassen (mit Serienkonfiguration). Bei 1980mbar Druck im Saugrohr war das Waste Gate laut PPS mit 64% angesteuert, ohne das Ding waren es 71%, auch wenns nicht die Welt ist, aber meine Ladedrehzahl müsste etwas niedriger sein . Bei 1500rpm hatte er Serie 1440mbar, mit diesem Drallerzeuger 1510mbar, jedoch hatte ich den Anstellwinkel sehr flach, eher damit sich kein natürlicher Drall mit der Drehrichtung ohne besagtes Bauteil gibt, was ja bakanntlicherweise den Wirkungsgrad des Verdichters senkt. ... Nur zum Verständnis bitte. Ich lese aus dem zitierten Absatz, dass weniger Abgas durch das Waste-Gate ging, ergo mehr durch die Abagsturbine. Das deckt sich für mich mit dem Mehr an Ladedruck, was dann allerdings mehr Laderdrehzahl bedeutet. Hab ich was Grundlegendes falsch verstanden? Dank und Gruß, Seb

Nee, Du hast es richtig verstanden, ich hatte wohl im Eifer des Gefechtes die Tatsachen vertauscht. *grml*

Gut, Projekt begraben, wobei es nen schönes Experiment war.

Nun gut, dann hat sich die Diskussion des Themas ja als hilfreich erwiesen.

Aber schön, wenn du so Möglichkeiten hast. Die Idee wäre bei mir an der Umsetzung gescheitert. +hmpf+

Gruß, Seb

Aron hat folgendes geschrieben:

Ich habe ihn mal auf der Rolle bei 4000rpm drehen lassen (mit Serienkonfiguration). Bei 1980mbar Druck im Saugrohr war das Waste Gate laut PPS mit 64% angesteuert, ohne das Ding waren es 71%, auch wenns nicht die Welt ist, aber meine Ladedrehzahl müsste etwas niedriger sein .

Du hast leider falsch geschlussfolgert!

Je höher die Ansteuerung in Prozent ist, desto _weniger_ Ladedruck versucht das MSG zu erreichen. Mit deinem Ding ist das Tastverhältnis niedriger, das MSG muss den Turbo also mehr ansteuern um den gleichen Ladedruck zu erzeugen. Fazit: Dein Ding wirkt wie vermutet als Drossel.

Gruß
Guste