LLK die 10te: Größen und Leistungsstufen | Messaggi 16+

Ciao Ulf!

Citazione:

In due circuiti a doppia elica (LLK) identici collegati in parallelo, la velocità di flusso interna si riduce teoricamente alla metà. In altre parole, l'aria di raffreddamento rimane più a lungo nel circuito di raffreddamento dell'aria (LLK) e quindi ha più tempo per dissipare il calore. Eppure, si dovrebbe emettere meno calore per unità di massa d'aria. Quali (processi, che mi risultano evidentemente sconosciuti) sono responsabili di questo?

Beh, i collegamenti non sono immediatamente chiari.
La trasmissione del calore tra un fluido (in questo caso, un gas) e una parete immobile (lo scambiatore di calore, o LLK) è influenzata non solo dal gradiente di temperatura, ma anche dalla formazione di uno strato limite e dal tipo di flusso che si sviluppa.

Ecco un piccolo esempio pratico: in passato (con i processori 386), la CPU di un computer poteva essere raffreddata tramite un dissipatore e convezione naturale. Questo caso rappresenta il trasferimento di calore peggiore, poiché praticamente non c'è velocità di flusso (velocità relativa tra l'aria e il dissipatore). Il flusso della convezione naturale è laminare e presenta uno strato limite piuttosto spesso che agisce come isolante.
Le CPU più potenti (a partire dalla serie 486) dovevano essere dotati di una ventola per migliorare il trasferimento del calore. Il flusso d'aria attraverso le lamelle diventa molto turbolento, migliorando notevolmente il trasferimento termico. Lo strato limite è anche significativamente più sottile.

Si può immaginare che l'interno del liquido di raffreddamento sia simile a questo. Se si forma solo un flusso laminare delicato (con un profilo di velocità parabolico attraverso la sezione trasversale), il flusso stesso agisce come isolante e lo scambio termico con le pareti viene ostacolato.
Quando la velocità del flusso è elevata, il flusso diventa molto turbolento. Questo si traduce in un profilo di velocità a forma di "plug", ovvero anche nella zona ai margini la velocità del flusso è significativamente più alta. Ciò favorisce lo scambio termico con la parete e migliora l'efficienza del sistema di raffreddamento a liquido (LLK).
Non dimenticate mai che l'aria è un ottimo isolante termico!

Spero di essere riuscito a rendere più chiara la situazione.

Saluti.
Alex.

donalexo ha scritto:

Il flusso della convezione naturale è laminare e presenta uno strato limite relativamente spesso che agisce come isolante. . . La turbolenza attorno alle lamelle aumenta notevolmente, il che migliora significativamente il trasferimento di calore. Inoltre, lo strato limite diventa molto più sottile. . . . Spero di essere riuscito a chiarire un po' la situazione.

Ciao Alex,

Ho capito molto bene cosa intendi, grazie .

Ma attenzione:
Anche a vuoto, abbiamo già un flusso relativamente rapido diretto verso il motore.
Con un diametro interno del tubo stimato di 6 cm (quindi una sezione di 28 cm²) e una portata volumetrica di 450 * 1,9 l/min, si ottiene una velocità nell'ordine dei 5 m/s.

Dato che, per quanto ne so, le alette di raffreddamento rappresentano l'ostacolo più significativo al flusso d'aria sul lato aspirazione, le velocità del flusso nell'area delle alette interne devono essere almeno altrettanto elevate, se non addirittura superiori.

In un altro thread è stato pubblicato un link.
http://www.sigem-elektronik.de/elektro/glossar.htm#W
(Scorrere leggermente verso il basso per visualizzare il diagramma).
La resistenza termica tra un dissipatore di calore e l'aria diminuisce all'aumentare della velocità del flusso d'aria, ma solo fino a circa 6 m/s; oltre questa velocità, il miglioramento non è più significativo.

OK, il calore dell'aria passa all'alluminio, ma suppongo che l'affermazione sia valida anche al contrario.

Pertanto, ipotizzo che due pompe di calore parallele raggiungano, al più tardi a partire da circa 2000 rpm, la resistenza termica equivalente a quella di una singola pompa di calore inattiva, e che la resistenza termica non diminuisca ulteriormente oltre quel punto.

Ciò significherebbe che due turbocompressori in parallelo, a partire da 2000 giri al minuto, sarebbero effettivamente il doppio più efficienti (con una perdita di pressione inferiore) rispetto a un singolo turbocompressore.

Cosa ne pensi?

Sono appena tornato da una visita alla concessionaria BMW...

Veicolo: Skoda Octavia Combi 1.9 TDI ALH automatico.
Pressione di carica: 0,9 bar (1950 mbar assoluti).
temperatura esterna: 25°C
profil di guida: pedale dell'acceleratore bloccato.
Temperatura dell'aria di aspirazione in condizioni standard: 63°C.
Temperatura dell'aria di mandata: 93°.

Con le luci di posizione posteriori (LLK) incollate, l'uscita dal parcheggio era già notevolmente più difficile, e nella zona della velocità massima diventa ancora più pesante. Ho subito puntato il prossimo parcheggio per rimuovere nuovamente le luci di posizione posteriori. È meglio così .

Ciao Gremlin.

Gremlin ha scritto:

veicolo: Skoda Octavia Combi 1.9 TDI ALH automatico. Pressione di carica: 0,9 bar (1950 mbar assoluti). temperatura esterna: 25°C profil di guida: pedale dell'acceleratore bloccato. Temperatura dell'aria di aspirazione in condizioni standard: 63°C. temperatura dell'aria di mandata LLK, bocchetta coperta: 93°

.
Aaah, grazie - qualche informazione più recente .

Quindi, la temperatura dell'olio motore (LLT) è di circa 38 gradi Celsius al di sopra della temperatura ambiente.

Citazione:

Con i dispositivi di limitazione della velocità incollati, l'uscita dal parcheggio era già notevolmente più lenta e nell'area della velocità massima diventa decisamente più difficile.

Avresti per caso registrato i limiti (di massa d'aria/momento torcente)?

Anche con la maschera protettiva applicata, il limite di fuliggine nel mio caso era ancora di circa 5 mg superiore al valore nominale, e non ho notato una partenza più dolce.

Avresti per caso registrato i limiti (di massa d'aria/momento torcente)?


No, perché il supporto girevole è fissato e la misurazione della massa d'aria con il diodo non fornisce risultati significativi.
Comunque, a 4250 giri al minuto sembra che raggiunga la potenza massima. Prima di quel punto, il motore sale di giri e poi si ferma quasi completamente... però, anche in salita, non perde giri.

Ciao Gremlin.

@ Ulf:

Riguardo ancora al nostro problema del trasferimento di calore dall'aria compressa al radiatore dell'intercooler.

All'interno del radiatore dell'aria di raffreddamento (LLK), si forma un flusso d'aria. Lo scambio termico tra l'aria di carica e il corpo in alluminio del LLK è tanto più intenso quanto maggiore è la velocità del flusso d'aria e quanto più grande è la differenza di temperatura tra l'aria di carica e la superficie del LLK.
Considerando inizialmente solo il trasferimento di calore interno tra l'aria di carica e il circuito di raffreddamento dell'aria (LLK), una maggiore velocità del flusso comporta un grado di turbolenza più elevato. Lo strato limite laminare, che agisce come isolante, diventa sempre più sottile all'aumentare del numero di Reynolds, ovvero il trasferimento di calore migliora progressivamente.
Immaginatevi questo: a basse velocità di flusso, molte molecole d'aria non entrano in contatto con le pareti, poiché possono muoversi lungo un percorso che rimane relativamente distante da esse. Nonostante il tempo più lungo che le molecole trascorrono nel liquido refrigerante, queste hanno solo una piccola probabilità di cedere calore al liquido.
Quando il grado di turbolenza è elevato, questo flusso laminare viene interrotto da cosiddetti "vortici" (o "turbolenze"). Questi piccoli "movimenti vorticosi" si verificano in modo caotico e causano uno scambio di energia tra la zona centrale del flusso e le aree periferiche, sia in termini di energia cinetica che di trasferimento di calore.

Per sfruttare questo "vantaggio" nel trasferimento di calore interno, è necessario che il trasferimento di calore esterno tra il liquido refrigerante e l'aria in movimento sia in grado di dissipare il flusso di calore.

Saluti.
Alex.

donalexo ha scritto:

Immaginatevi questo: a basse velocità di flusso, molte molecole d'aria non entrano in contatto con le pareti, poiché possono muoversi lungo un percorso che rimane relativamente distante da esse. Nonostante il tempo più lungo che le molecole trascorrono nel liquido refrigerante, queste hanno solo una piccola probabilità di cedere calore al liquido. Quando il grado di turbolenza è elevato, questo flusso laminare viene interrotto da cosiddetti "vortici" (o "turbolenze"). Questi piccoli "movimenti vorticosi" si verificano in modo caotico e causano uno scambio di energia tra la zona centrale del flusso e le aree periferiche, sia in termini di energia cinetica che di trasferimento di calore.

Ciao Alex,

Queste sono davvero buone spiegazioni provenienti da "aree marginali" che solo pochi conoscono, ma che a volte possono farci progredire -> grazie.

Una domanda comunque:
Più veloce è il flusso, maggiori sono le turbolenze nel liquido di raffreddamento e maggiore è il numero di molecole d'aria che entrano in contatto "molto stretto" con il metallo dissipatore di calore. Questo l'ho capito ora .

Ma allo stesso tempo, il tempo di permanenza delle singole molecole nel liquido refrigerante e, di conseguenza, il tempo necessario per la dissipazione del calore diventa sempre più breve. E un tempo di raffreddamento più breve, a mio parere , riduce fondamentalmente lo scambio energetico, il che contrasta con il "successo" delle turbolenze.

Immaginiamo un intercooler in laboratorio: il lato esposto al flusso d'aria viene costantemente alimentato con aria a 150 km/h e 20°C, mentre sul lato dell'aria di raffreddamento, all'ingresso dell'intercooler, la temperatura è sempre di 100°C.
Ora si modifica la velocità del flusso dell'aria di raffreddamento.

È vero che la temperatura dell'aria di raffreddamento si avvicina sempre più ai 20°C del lato della corrente d'aria, quanto più velocemente essa scorre attraverso il radiatore di intercooler?
E possibile aumentare la velocità dell'aria di raffreddamento in modo "illimitato", senza che la sua temperatura iniziale aumenti nuovamente al superare una certa velocità (a parità di temperatura dell'aria in ingresso del sistema di raffreddamento)?

Mi è difficile crederci, ma se ora dici chiaramente "sì", ricalibrerò il mio istinto di conseguenza.


MODIFICA / AGGIORNAMENTO:

I miei log sembrano non confermare le tue descrizioni.

Durante una misurazione, la temperatura dell'olio motore (LLT) aumenta in modo uniforme dal 4° rapporto, passando da 2000 a 4300 giri/min, raggiungendo valori da 24 a 74 °C (con una pressione di sovralimentazione regolata a 1,3 bar).

A parità di pressione di sovralimentazione, ritengo che anche la temperatura dell'aria in ingresso al turbocompressore dovrebbe rimanere sostanzialmente costante (nell'ordine di: 75K * pressione di sovralimentazione in bar più la temperatura dell'aria aspirata; quindi, a 1,3 bar e 13°C, circa 110°C), in modo che durante il viaggio, solo la velocità del flusso aumenti – sia nel lato dell'aria compressa che nel lato dell'aria raffreddata.
La velocità di guida variava da circa 75 a 170 km/h.

È evidente per me che la potenza trasferita dall'aria di raffreddamento al flusso d'aria aumenti in questo processo.
Ma l'aumento della capacità di raffreddamento è, in definitiva, minore rispetto all'aumento del flusso massico dell'aria di carica}, quindi ogni molecola d'aria di carica può rilasciare sempre meno energia termica.

Come spieghi i risultati delle mie misurazioni?

@ Ulf:

Al momento, purtroppo, ho poco tempo, ma cercherò comunque di fornire una breve spiegazione a mente.

Nella tua analisi, trascuri di considerare l'intera catena. Il compressore del turbocompressore opera in un campo operativo completamente diverso a regimi più alti rispetto a quelli bassi. Inoltre, la compressione dell'aria nella girante del compressore avviene molto più rapidamente, il che modifica l'esponente politropo (compressione politropica). Di conseguenza, la temperatura dell'aria in uscita dal compressore è più alta a regimi elevati che a regimi bassi, anche con la stessa pressione di sovralimentazione!
Non puoi includere questa misurazione nella tua catena di ragionamento in questo modo.

Saluti.
Alex.

Come spieghi i risultati delle mie misurazioni?

attenzione:

la temperatura rilevata tramite diagnosi è FORTEMENTE RITARDATA!

Fai una foto.

Ciao Gremlin.

donalexo ha scritto:

Di conseguenza, la temperatura dell'aria in uscita dal compressore è più alta a regimi di giri elevati rispetto a quelli bassi, anche con la stessa pressione di sovralimentazione!

Aha
Das erklärt wieder einiges . . . Grazie!
Esiste forse una regola empirica che permetta di calcolare l'aumento della temperatura dell'aria in ingresso al turbocompressore, a seconda del regime di rotazione del compressore, per ottenere una stima approssimativa della temperatura effettiva dell'aria?

gremlin ha scritto:

la temperatura rilevata tramite diagnosi è MOLTO ritardata!

Sembra che tu ti riferisca al "filtro passa-basso digitale" posto dietro l'ingresso del sensore dell'EDC. Lo conosco già, avendo registrato le curve caratteristiche degli ingressi per il carburante diesel e per l'acqua.
L'ingresso LLT è altrettanto lento?

Secondo i dati registrati, il picco di temperatura si verifica effettivamente circa 2 secondi dopo aver rilasciato l'acceleratore a 4300 giri al minuto.

Nella quarta marcia, la velocità di rotazione e, di conseguenza, la temperatura dell'aria in ingresso nel turbocompressore cambiano così lentamente che le curve della velocità e della temperatura dell'aria non risultano più significativamente spostate.

Sembra che tu ti riferisca al 'filtro passa-basso digitale' posto dietro l'ingresso del sensore dell'EDC. Lo conosco già, avendo registrato le curve caratteristiche degli ingressi per il diesel e l'acqua.
L'ingresso LLT è altrettanto lento?


Non esattamente: la misurazione e la valutazione avvengono nell'intervallo di 2-10 millisecondi, ma il valore visualizzato è integrato e viene aggiornato lentamente.

Ciao Gremlin.

Donalexandro è sicuramente un ingegnere chimico o meccanico...

Mi dispiace, ma non riesco a trovare una traduzione per questa parola. Potrebbe essere un termine tecnico o dialettale che non conosco.

donalexo ha scritto:

A basse velocità di flusso, molte molecole d'aria non entrano in contatto con le pareti, poiché possono muoversi lungo un percorso che rimane relativamente distante dalle pareti. Nonostante il tempo di permanenza più lungo delle molecole nel liquido refrigerante, queste hanno solo una piccola probabilità di cedere calore al liquido refrigerante. Quando il grado di turbolenza è elevato, questo flusso laminare viene interrotto da cosiddetti "vortici" (o "turbolenze"). Questi piccoli "movimenti vorticosi" si verificano in modo caotico e causano uno scambio di energia tra la zona centrale del flusso e le aree periferiche, sia in termini di energia cinetica che di trasferimento di calore. Per poter sfruttare questo "vantaggio" nel trasferimento di calore interno, è ovviamente necessario che il trasferimento di calore esterno tra il liquido refrigerante e l'aria in movimento sia in grado di dissipare il flusso di calore.

Ciao Alex,

Nel frattempo, ho dato un'occhiata al mio sistema di raffreddamento a liquido (AIO). Nei canali del liquido refrigerante, ci sono delle lamelle, simili a quelle presenti sul lato dell'aria di raffreddamento.
Sembrano essere progettati per questo scopo.
1. indurre la turbolenza dell'aria di raffreddamento anche a basse velocità del flusso.
Aumentare le superfici di contatto tra metallo e aria nel sistema di raffreddamento a liquido.
Ciò dovrebbe migliorare significativamente il trasferimento di calore nel liquido di raffreddamento, in particolare a basse velocità del flusso del liquido di raffreddamento, sebbene a costo di una maggiore perdita di carico alle alte portate massiche.

Attualmente sto pensando di sostituire il dissipatore a liquido con uno più sottile e di installare un altro sistema di raffreddamento a liquido (di tipo simile a quello originale) nello spazio che si libera, in modo che funzioni parallelamente al sistema di raffreddamento a liquido già presente.
La realizzazione richiederà sicuramente ancora un po' di tempo, ma quando sarà finalmente operativa, pubblicherò i dati di log per confrontarli con i risultati ottenuti in precedenza.

Se desidera, può provare a fare una stima di come cambierà la lunghezza totale (LLT). Il punto di misurazione rimarrà all'uscita del modulo LLT standard.
Il sistema raffredda i gas di scarico a circa 50 Kelvin al di sopra della temperatura ambiente, anche a 4000 giri/min, 1,4 bar e 160 km/h, nonostante l'elevato flusso d'aria di raffreddamento.
La superficie "liscia" dei suoi canali LL (ovvero priva di lamelle interne ed esterne) dovrebbe essere, nel complesso, di circa 3.100 cm².

Ciao Ulf!

Come forse sapete, l'EGR, a temperature di combustione molto elevate, riduce anche la pressione di sovralimentazione per ridurre il carico termico sul motore. Questo ha come conseguenza che il limite di torbidità si raggiunge più rapidamente a temperature ambiente elevate .

L'efficienza termica del processo beneficia sicuramente anche di una temperatura minima di combustione più bassa, e le emissioni di NOx diminuiscono drasticamente. Questo è anche il motivo per cui i motori diesel moderni sono dotati di un sistema EGR raffreddato.

Ti auguro buona fortuna con il tuo progetto di ristrutturazione.

Saluti.
Alex.

donalexo ha scritto:

Come forse saprai, l'EGR, a temperature di aspirazione molto elevate, riduce anche la pressione di sovralimentazione per ridurre il carico termico sul motore. Questo ha come conseguenza che il limite di torbidità si raggiunge più rapidamente a temperature ambiente elevate

.
Le alte temperature esterne sembrano essere relativamente... Durante le mie prime prove con uno dei sistemi di nebulizzazione installati dalla fabbrica nella griglia del radiatore dell'olio, a 4100 giri/min, 165 km/h e una temperatura esterna di 13°C, la temperatura dell'olio ha raggiunto un misero valore di 80°C.
Immediatamente dopo, senza l'aggiunta di NSW, la temperatura del liquido di raffreddamento (LLT) è salita a "solo" 71°C a 4100 giri/min, e guarda caso, la pressione desiderata del sistema di lubrificazione (LD-Soll) era quasi 100 mbar più alta.
Nel modello originale 9N (prima versione) con ASZ e NSW, non sono necessarie temperature esterne particolarmente elevate, secondo gli standard dell'Europa centrale, per attivare il "fusibile termico LLT".

Citazione:

Ti auguro buona fortuna con il tuo progetto di ristrutturazione.

Grazie... al momento sto pensando a come realizzare i raccordi a "T" nelle tubazioni dell'impianto.

Ciao Ulf,

di nuovo il tuo argomento preferito, eh?

Sono sicuro che tu sappia che nelle ultime A4 con motore 2.5 TDI, anche nella versione cabriolet, è stato utilizzato un sistema di intercooler parallelo. Una soluzione molto intelligente. Sicuramente puoi trovare nei documenti tecnici la doppia linea dell'intercooler; questo ha reso in gran parte superflui i raccordi a "T". Penso che sia l'unico e il primo utilizzo di questa tecnologia all'interno del gruppo... e probabilmente lo rimarrà.
A riguardo esistono numerose pubblicazioni (in particolare sulla rivista MTZ, soprattutto nel numero speciale dedicato al motore 20J TDI).

Come confermato dai tuoi tentativi, la cosa fondamentale rimane un flusso di aria adeguato per l'aspirazione e lo scarico dell'aria di raffreddamento, anche con così tanti elementi di raffreddamento o con le tue precedenti ottimizzazioni dei condotti dell'aria, e nel tuo telaio anteriore questa situazione appare davvero problematica.

In bocca al lupo! / Tanti auguri!