LLK die 10te: Größen und Leistungsstufen | Beiträge 48+

olbetec hat folgendes geschrieben:

Ihr müßt euch von dem Gedanken lösen, daß dieser konvektive Wärmeübergang etwas mit Zeit zu tun hat!

Da bei realen LLK auch Wärmewiderstände im Spiel sind [K pro Watt], die nicht beliebig verringert werden können, ist doch die Zeitkomponente zwangsläufig mit dabei?

Ihr wollt die Effektivität sprich Leistung Eurer LLK vergrößern. Ihr habt 2 LLK gleicher Bauart. Ihr wollt die LLK im reinen Kreuzstrom betreiben (also nebeneinander nicht hintereinander, sonst wärs quervermischter Kreuzstrom...). Frage: Ist Parallelschaltung oder Reihenschaltung besser?
Die übertragende Fläche bleibt gleich, nur 1. der konvektive Wärmeübergang und 2. der Druckverlust ist unterschiedlich.
Zunächst einmal zu 1.:
Die Leistung des LLK berechnet sich zu Q'=k * A * Tm, k=Wärmedurchgangskoeffizient, A=Wärmeübertragungsfläche, Tm=mittlere Temperaturdifferenz.
Parallel oder Seriell bestimmt die Strömungsgeschwindigkeit bei gegebenem Massenstrom und damit auch den Wärmedurchgangskoeffizienten. Dieser ist zusammengesetzt aus dem inneren Wärmeübergangskoeffizienten (unterschiedlich), der Wärmeleitung durch die Wandung (bleibt gleich) und dem äußeren Wärmeübergangskoeffizienten (abhängig von Fahrtgeschwindigkeit, bleibt für den Vergleich natürlich gleich). Der innere Wärmeübergangskoeffizient wird über die Nusseltzahl berechnet, welche wiederum eine Funktion der Reynoldszahl (abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit) und der Prandtl-Zahl (Stoffgröße, also konstant) und der Geometrien (konstant also) ist. Man erkennt also die Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit. So und die Zeit ist hier nirgends zu finden...
Bei gegebenem Massenstrom steht also die Leistung des LLK fest. Die sich einstellenden Temparaturen hängen nur noch von der Betriebscharakteristik (also Bauform und Stromführung des LLK) ab (siehe Diagramme aus VDI-Wärmeatlas)
Zu 2.: Der Druckverlust ist ja für den Liefergrad noch interessant. Bei Parallelschaltung ist er geringer, bei Reihenschaltung höher. (mach ich morgen weiter)
Munter bleiben
OlBe

olbetec hat folgendes geschrieben:

Man erkennt also die Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit. So und die Zeit ist hier nirgends zu finden...

IMO doch, sie steckt in der Zeit: halbe Strömungsgeschwindigkeit (bei 2 parallelen identischen LLK) = doppelte Verbleibezeit im LLK.

Das Gleiche könnte man z.B. auch erreichen, wenn man das Kühlnetz in 1 LLK auf das Doppelte verbreitert (doppelte Anzahl an Ladeluftkanälen).


EDIT
Vielleicht reden wir auch nur aneinander vorbei:

Daß die per LLK übertragene Leistung mit der inneren und äußeren Strömungsgeschwindigkeit steigt, ist leicht vorstellbar und wird von mir auch nicht bestritten.

Die Frage ist nur, wieviel der übertragenen (Kühl)Leistung bekommt jedes Gramm Ladeluft ab?
Wenn bei doppeltem LL-Strom die übertragene Leistung z.B. nur um 50% steigt, dann verringert sich die Kühlleistung pro Gramm Ladeluft auf 1,5 / 2 = 75% des Ausgangswertes.

Ergebnis: höhere LLT, obwohl der LLK mehr Kühlleistung bringt - aber eben nicht genug, um mit dem steigenden LL-Strom Schritt zu halten.
Umgekehrt steigt die Kühlleistung pro Gramm Ladeluft (= LLT sinkt), wenn der LL-Massenstrom durch den LLK sinkt, bzw. die Ladeluft länger im LLK bleibt.

Das entspricht im Prinzip auch meinen Logs: bei praktisch konstantem LD steigt die LLT mit der Motordrehzahl bzw. dem LL-Massenstrom.

Ich sollte anschaulicher werden...
Ihr habt zwei identische LLK mit je 20kW Leistung bei einer Strömungsgeschwindigkeit X, wenn diese in Paralleschaltung angeordnet sind.
Dann habt Ihr bei Serienschaltung die doppelte Strömungsgeschwindigkeit, ok, wegen des höheren Druckverlustes vielleicht nur 98% * 2 * X...
Damit steigt aber der innere Wärmeübergangskoeffizient um vielleicht 10%, so daß ihr bei der höheren Strömungsgeschwindigkeit vielleicht 21kW je LLK übertragen könnt.
So und nach der oben angegebenen Gleichung bei konstantem A ergeben sich dann zwangsläufig höhere mittlere Temperaturdifferenzen. Und das wolltet ihr doch erreichen...
Munter bleiben
OlBe

olbetec hat folgendes geschrieben:

So und nach der oben angegebenen Gleichung bei konstantem A ergeben sich dann zwangsläufig höhere mittlere Temperaturdifferenzen. Und das wolltet ihr doch erreichen...

Für den 1. LLK in der Reihe mag das gelten. Aber der 2 LLK bekommt ja schon vorgekühlte Ladeluft, so daß sein mittleres Delta T erheblich niedriger liegen wird als beim 1. LLK -> geringere Kühlleistung des 2. LLK.

Bei 2 parallelen LLK ist aber das Delta T beider LLK maximal groß -> beste Kühlleistung pro Gramm Ladeluft bei geringstem Gesamt-Druckverlust.

Richtig?

Ja das stimmt. Aber bei der Nachrechnung der LLK in Parallelschaltung oder Reihenschaltung wird bei der Berechnung der Temperaturdifferenzen der gesamte Wärmetauscher betrachtet und ihr geht ja von dem gleichen Massenstrom aus. Also ist bei der Parallelschaltung bezogen auf die Durchströmte LLK-Lauflänge ein erheblich größeres Temperaturgefälle bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten zu erzeugen als bei Serienschaltung. Also kann man das nicht so vereinfacht betrachten...Es bleibt einem also nicht erspart, einmal eine Beispielrechnung durchzuführen, um zu einer Aussage zu kommen. Der Bauch hilft da leider nicht richtig weiter...
Munter bleiben
OlBe

olbetec hat folgendes geschrieben:

Aber bei der Nachrechnung der LLK in Parallelschaltung oder Reihenschaltung wird bei der Berechnung der Temperaturdifferenzen der gesamte Wärmetauscher betrachtet

Also wärmetechnisch gesehen ungefähr die Frage
"Baue ich den größeren LLK besser doppelt so lang oder doppelt so breit wie das Ausgangsprodukt?"
Ich muß zugeben, nur durch diese Umformulierung würde mir aus dem Bauch heraus die Entscheidung (für minimale LLT am Ausgang) nicht mehr so leicht fallen . . .

EDIT:
Der VDI-Wärmeatlas wäre sicher interessant, aber mit einem Preis von rund 600 Euronen und der Zielgruppe Inschinöre (und Ähnliche) nicht so ganz mein Ding

Zitat:

Der VDI-Wärmeatlas wäre sicher interessant, aber mit einem Preis von rund 600 Euronen und der Zielgruppe Inschinöre (und Ähnliche) nicht so ganz mein Ding

Wozu gibts Bibliotheken... Da kann man sich die entsprechenden Seiten kopieren oder siehe unten...
Links und unten sind die dimensionslosen Temperaturänderungen, rechts und oben die Wärmekapazitätsstromverhältnisse, und Theta sind die konstanten dimensionslosen Temperaturdifferenzen (siehe auch 2. Bild). Unten (im Bild leider abgeschnitten) steht (T2''-T2')/(T1'-T2')´...
Munter nachgerechnet
OlBe

olbetec hat folgendes geschrieben:

Wozu gibts Bibliotheken... Da kann man sich die entsprechenden Seiten kopieren oder siehe unten...

Danke!

Mal sehen, wie weit ich das Ganze kapieren werde . . .

Um so einen LLK nachzurechnen geht man nach meiner Einschätzung folgendermaßen vor:
Um die Wärmekapazitätsströme bzw. die Übertragungsfähigkeit des LLK zu berechnen: Luft im Einlaß (ok, Außenlufttemp. im Bordcompuer) und Auslaß messen, Volumenstrom über die Rückwärtsrechnung bestimmen. LL-seitig hat man ja die Daten bis auf die Verdichterendtemperatur (Eintritt LLK) ja auf dem Silbertablett serviert.
Und dann aus der gewonnenen Übertragungsfähigkeit (k*A) über die Änderung des inneren Wärmeübergangskoeffiezienten die Wärmeübertragungsfähigkeit des Parallel-Doppel-LLK abschätzen und noch mal ins Diagramm gehen und die erreichbaren mittleren Temp-differenzen nachrechnen. Beim Serien-Doppel-LLK natürlich nur das A verdoppeln.
Munter bleiben
OlBe

Also ich habe in meinem T3 nen Gaskühlschrank. Der hat Zu und Abluft. Weil die Rohre dafür länger sind als original gedacht, habe ich in die Zuluft nen Lüfter gebaut )damit die Flamme nicht ausgeht) - und mich gewundert, warum das edelstahl Abluftrohr viel heisser wurde als vorher. Jetzt weis ichs, Danke Jungs !

PS: Baue bald in meinen ALH eine digitale Ladelufttempmessung ein. Habe vor auf den ARL Kühler zu wechseln udn will nachher wissen wieviels wirklich gebrahct hat. Lasses euch dann wissen.

Hallo zusammen,

ich habe vor kurzem meinen AFN einen zweiten LLK eingepflantzt.
Der umbau hat eine weile gedauert und danach war ich im urlaub.
Nach der ersten Probefahrt kams mir fast so vor als hätte er weniger Leistung als vorher!?
Gut ich bin 4 Wochen nicht mehr gefahren und konnte das nicht so genau sagen ob ich mehr oder weniger Leistung habe.
Frage:

Ich hab 2 Bilder angehängt.
Können mir die Profis unter euch sagen ob das so sinnvoll ist oder ob ich den originalen LLK weglassen soll?

Vielen Dank im vorraus!
MfG
DJ

Durch das höhere Volumen der Ladeluftführung hast du eine längere Turbogedenksekunde. Vielleicht kommt es dir deswegen subjektiv etwas lahmer vor. Vielleicht kannst Du die durch Weglassen des orig. LLK etwas verkleinern. Aber wer sprach davon, daß dadurch mehr Leistung möglich wäre? Höchstens bei warmem Wetter kastriert dir das Steuergerät nichts mehr. Der Hauptgrund des LLK-Tunings liegt in der geringeren thermischen Belastung und damit höhere mögliche Ladedrücke zwecks Tuning zu ermöglichen und damit bei warmem Wetter nicht zu früh den Hahn zugedreht zu bekommen....
Munter bleiben
OlBe
PS: Durch 20K geríngere LL-Temp sinkt die Verdichterleistung des Motors um ca. 6%, so dass Du ca. 1% höhere Nutzmitteldrücke erwarten darfst. Das muß schon ein ziemlich gutes Popometer sein...

Hi,

also, ich hatte vorher schon Aussen-temperaturschwankungen stark gemerkt.
Z.B. bei 20°C lief er lang nicht so gut als bei 10 °C, es war wirklich ein großer unterschied!
Da dachte ich, wenn ich jetzt einen zweiten LLK einbau und der die Luft dann nochmals runterkühlt, spürt man dann noch mehr.

Aber das war nicht der einzigste Grund, das ich einen größeren LLK eingebaut habe.
Natürlich will ich demnächst einen höheren LD fahren und dazu kommt noch ein 12mm Pumpenkolben.
Dann hab ich auch alles gemacht was man machen kann


Gruß
DJ

@ Ulf:

Kannst du mir das nochmal genauer erklären?

Was soll das eigentlich, 2 LLK in Reihe zu schalten
Doppelter Ladedruckverlust gegenüber 1 LLK, und der 2. LLK wirkt schlechter, weil die Ladeluft schon vorgekühlt ist -> geringere Differenz zur Kühlluft.

Wenn schon, würde ich die LLK parallel schalten: halbierter Druckverlust und bessere Gesamtwirkung, weil die Ladeluft in beide LLK 'voll heiß' reinströmt!


Ist doch besser wenn die Luft schon etwas kühler ist, bovor sie in den zweiten LLK geht!?
Druckverlust? Hab immer noch 1,2 bar - wie vorher auch -> also kein Druckverlust.
Ansprechverhalten ist gleich.

Gruß
DJ

dj1 hat folgendes geschrieben:

Ist doch besser wenn die Luft schon etwas kühler ist, bovor sie in den zweiten LLK geht!?

Dann kommt sie zwar kälter raus, aber es wird Wirkungspotential des LLK verschenkt: je heißer die Eintrittstemperatur, desto mehr Wärme wird aus der LL gezogen.

Zitat:

Druckverlust? Hab immer noch 1,2 bar - wie vorher auch -> also kein Druckverlust. Ansprechverhalten ist gleich.

Glück gehabt? Wenn Du den LD-Fühler hinter dem 2. LLK eingesetzt hast, wird der LD natürlich für diese Stelle geregelt.

Angenommen jeder Deiner LLK verursacht bei Pmax einen Druckverlust von je 0,1 bar.
Dann mußte Dein Lader bisher am Verdichterausgang 1,3 bar liefern, und jetzt sinds eben 1,4 bar.

Bei Parallelschaltung müßte er grob gepeilt nur noch 1,25 bar liefern. Und 0,15 bar mehr oder weniger Solldruck sind für einen TDI-Lader schon eine ganze Menge