Riscaldamento turbocompressore: quanto aumenta la temperatura?

Ciao,

La resa del turbocompressore è data dal prodotto tra la portata volumetrica in aspirazione e l'aumento di pressione.

Traducendo i valori relativi alla densità e alla capacità termica dell'aria, si ottiene un aumento di temperatura dell'aria compressa di circa 75K per bar di pressione di sovralimentazione, senza apporti o deflussi di calore esterni.

Ora, il compressore, nella sua parte dedicata alla compressione, non produce solo lavoro utile.
I campi di rilevamento della compressione indicano massimi di efficienza intorno al 75%, partendo da un'efficienza media stimata del 73% considerando tutte le condizioni operative.

Se dunque il 73% dell'energia immessa nel compressore viene convertita in compressione, dove vanno a finire i restanti 27%?

Normalmente, questa perdita di energia viene convertita in calore inutilizzato... e dove va a finire questo calore nel caricabatterie?
Suppongo che il calore provenga dall'aria di raffreddamento, oltre a quello generato dalla compressione.

100% / 73% danno un fattore di perdita di circa 1,37, che andrebbe aggiunto al riscaldamento dell'aria di aspirazione dovuto alla compressione, per calcolare il riscaldamento effettivo.

Quindi 75K / bar * 1,37 = 103K a 1 bar... già un valore considerevole nei motori VP-TDI .

Con un livello di potenza di 96 kW e una pressione di sovralimentazione di 1,3 bar, si raggiungono già circa 134.000 km, a cui si aggiunge la temperatura ambiente specifica.
In altre parole, a una temperatura dell'aria di 30°C, l'aria compressa esce dal compressore a circa 164°C.

È corretto in linea di principio, oppure ho commesso un errore di ragionamento o di calcolo da qualche parte?

Su cosa si basa l'efficienza, ovvero qual è la grandezza di riferimento?

Il 75% della potenza introdotta attraverso i gas di scarico?
oppure qualcos'altro?

Ciao Gremlin.

Gremlin ha scritto:

Su cosa si basa l'efficienza, ovvero qual è la grandezza di riferimento? Il 75% della potenza introdotta attraverso i gas di scarico?

A quanto ne so, i campi identificativi in questione riguardano solo la parte del compressore.

Flusso di massa (direzione motore) - Rapporto di pressione in ingresso/in uscita - Velocità di rotazione del compressore - Palette (queste forme a conchiglia).

La grandezza di riferimento dovrebbe quindi essere la potenza o l'energia che viene trasferita attraverso l'albero di trasmissione nel compressore.
Indipendentemente dall'efficienza, i gas di scarico vanno convogliati verso la turbina sul lato caldo.

Ho trovato qualcosa che potrebbe fornire una risposta:

http://members.aon.at/dihaider/Ladeluftkuehlung.html
(a proposito, l'intera pagina è piuttosto informativa...).

. . . ma cosa significa questa "k" con il valore 1,4 ?

Ciao!

Per verificare la tua ipotesi, potresti semplicemente installare un sensore di temperatura nel tubo del collettore di aspirazione. Diversi kit con display digitale sono disponibili presso qualsiasi rivenditore di elettronica.

Saluti.

SeatArosa1.7SDI ha scritto:

Per verificare la tua ipotesi, potresti semplicemente installare un sensore di temperatura nel tubo del collettore di aspirazione.

Volevo evitare di fare uno sforzo del genere, solo per misurare cose già note e ottenere risultati più o meno inaccurati.

@ulf:

Citazione:

. . . ma cosa significa questa "k" con il valore 1,4 icon_question.gif

k=1.4 indica che in questo caso si utilizza un esponente polytropico di 1.4, il che implica una trasformazione adiabatica.
Questa ipotesi è generalmente corretta, a condizione che i processi avvengano molto rapidamente, in modo che non vi sia praticamente alcun scambio di calore con l'ambiente circostante.

Saluti.
Alex.

donalexo ha scritto:

k=1.4 significa che in questo caso si utilizza un esponente politropo di 1.4, quindi si assume una trasformazione adiabatica.

Grazie, Alex
Ma ora la mia fattura iniziale non corrisponde più.

Haider presume un rendimento del compressore del 75%.
Quindi, basandosi sulla potenza utile, viene fornita una "perdita di linea" del 33%.

Durante la compressione adiabatica, la temperatura aumenta di circa 75 K per ogni bar di pressione.
Se consideriamo che la perdita di potenza aggiuntiva del 33% vada anch'essa ad aumentare la temperatura dell'aria di aspirazione (dove altro potrebbe andare?), si ottiene, secondo me, un aumento di temperatura di 75 K / 0,75 = 100 K per ogni bar di pressione.

A una pressione di sovralimentazione di 1 bar e a una temperatura di ingresso di 20°C, l'aria di sovralimentazione dovrebbe uscire dal compressore con una temperatura di 120°C.
Il diagramma di Haider, invece, indica solo circa 105°C per questo valore.

Come si spiega questo, o dove sono finiti i 15K di riscaldamento ?

Vengono persi nel gas di scarico, che potrebbe essere riscaldato?

Saluti, Uwe.

Uwe ha scritto:

Vanno persi nel gas di scarico, che potrebbe essere riscaldato...?

Mmm... ma quale percorso?

a) riguardo all'involucro del turbocompressore -> funzionerebbe solo se l'aria di raffreddamento fosse più calda dei gas di scarico -> quindi, è da escludere.

b) attraverso il circuito di raffreddamento dell'aria di aspirazione, nel motore -> in quel caso, i presunti 15K dovrebbero essere misurati nel circuito di raffreddamento dell'aria di aspirazione, all'uscita del turbocompressore, ma proprio lì "mancano"...

Dove vanno a finire il 33% di perdita di efficienza? Non lo so nemmeno io.

Saluti, Uwe.