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

Ciao Ulf!

Citazione:

In presenza di 2 LLK (linee di corrente) parallele e identiche, 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 di aria). Quali (processi, apparentemente sconosciuti a me) 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, oltre dal gradiente di temperatura, dalla formazione di uno strato limite e dal tipo di flusso generato.

Ecco un piccolo esempio pratico: in passato (con i processori 386), la CPU di un computer poteva essere raffreddata tramite un dissipatore di calore 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 ha un effetto isolante.
Le CPU più potenti (a partire dalla serie 486) dovevano essere dotati di una ventola per migliorare il trasferimento di calore. Il flusso d'aria attraverso le lamelle diventa molto turbolento, il che migliora notevolmente il trasferimento di calore. Lo strato limite è anche molto 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 un isolante e lo scambio di calore con le pareti viene ostacolato.
A elevate velocità di flusso, la corrente è fortemente turbolenta. Questo determina un profilo di velocità a forma di "plug", ovvero anche nella zona limite, la velocità della corrente è significativamente più alta. Questo favorisce lo scambio di calore con la parete e migliora l'efficienza del sistema di raffreddamento a liquido.
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 ha un effetto 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 illustrare 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 di 5 m/s.

Dato che, per quanto ne so, le alette di raffreddamento rappresentano l'ostacolo più significativo al flusso d'aria sul lato di 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, ma solo fino a circa 6 m/s; oltre questo valore, 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 (LLK) in parallelo raggiungano, al più tardi a partire da circa 2000 rpm, la resistenza termica singola equivalente a quella di una singola LLK a vuoto, e che la resistenza termica non diminuisca ulteriormente al di sopra di questo valore.

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

Cosa ne pensi?

Sono appena tornato da BMW, dove ho avuto qualche problema...

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

Con le luci posteriori a LED (LLK) incollate, l'uscita dal parcheggio era già notevolmente più pesante, e nella zona della velocità massima (Vmax) diventa decisamente più difficile. Ho subito puntato il parcheggio successivo per rimuovere le LLK. 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° profil di guida: acceleratore bloccato. Temperatura dell'aria di aspirazione, configurazione standard: 63°C. temperatura dell'aria di mandata LLK, bocchetta coperta: 93°

Aaah, grazie - qualche informazione più recente .

Quindi, la temperatura dell'olio motore 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 nella zona della velocità massima diventa decisamente più difficile.

Avresti per caso registrato i valori di limite (massa d'aria / coppia)?

Anche con l'utilizzo di un adesivo per la protezione dalla fuliggine, il valore limite di fuliggine nel mio caso era ancora di circa 5 mg superiore al valore nominale, e non ho notato una partenza più fluida.

Avresti per caso registrato i valori di limite (massa d'aria / coppia)?


No, perché il mandrino è fissato e la misurazione del flusso d'aria con il diodo non fornisce risultati significativi.
Comunque, a 4250 giri al minuto, sembra che raggiunga la potenza massima. Prima di questo, sale di giri e poi si ferma quasi completamente... però, non diminuisce nemmeno quando si sale in salita.

Ciao Gremlin.

@ Ulf:

Riguardo ancora al nostro problema del trasferimento di calore dall'aria di carica al liquido di raffreddamento.

All'interno del radiatore dell'aria di raffreddamento, si forma un flusso d'aria. Lo scambio di calore tra l'aria di carica e il corpo in alluminio del radiatore è tanto più intenso quanto maggiore è la velocità del flusso d'aria e quanto maggiore è la differenza di temperatura tra l'aria di carica e la superficie del radiatore.
Considerando inizialmente solo il trasferimento di calore interno tra l'aria di carica e il circuito di raffreddamento dell'aria (LLK), una maggiore velocità di 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.
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 le mantiene relativamente distanti da esse. Nonostante il tempo di permanenza più lungo delle molecole nel liquido di raffreddamento, 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 "vortici" si formano 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 ovviamente necessario che il trasferimento di calore esterno tra il liquido di raffreddamento 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 le mantiene relativamente distanti da esse. Nonostante il tempo di permanenza più lungo delle molecole nel liquido di raffreddamento, 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 pochissimi conoscono, ma che a volte possono effettivamente 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 che dissipa il calore. Ora ho capito .

Ma allo stesso tempo, il tempo di permanenza delle singole molecole nel liquido di raffreddamento (LLK) 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 di energia, il che contrasta il "successo" delle turbolenze.

Immaginiamo un intercooler in un 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, la velocità del flusso dell'aria di raffreddamento viene modificata.

È vero che, in definitiva, l'aria di raffreddamento viene raffreddata sempre di più, avvicinandosi ai 20°C della parte anteriore, man mano che scorre più velocemente attraverso il radiatore di intercooler?
E possibile aumentare la velocità dell'aria di raffreddamento "senza limiti", senza che la sua temperatura di uscita superi un determinato valore (a parità di temperatura dell'aria in ingresso al 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, da 24 a 74°C (con una pressione di sovralimentazione regolata a 1,3 bar).

A parità di pressione di sovralimentazione, è probabile che anche la temperatura dell'aria in ingresso al turbocompressore rimanga sostanzialmente costante (nell'ordine di 75K moltiplicati per la 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 la guida, solo la velocità del flusso aumenti nel turbocompressore, sia sul lato dell'aria di sovralimentazione che su quello dell'aria di raffreddamento.
La velocità di guida variava da circa 75 a 170 km/h.

Per me è ovvio 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, inferiore all'aumento della massa dell'aria di aspirazione, in modo che ogni molecola di aria di aspirazione può rilasciare sempre meno energia termica.

Come spieghi i risultati delle mie misurazioni?

@ Ulf:

Purtroppo, al momento, ho poco tempo, ma cercherò comunque di fornire una breve spiegazione a titolo puramente indicativo:

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

Saluti.
Alex.

Come spieghi i risultati delle mie misurazioni?

attenzione:

la temperatura rilevata tramite diagnosi è FORTEMENTE RITARDATA!

Fai una foto, per favore.

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 regimi di giri bassi, anche a parità di pressione di sovralimentazione!

Aha
Das erklärt wieder einiges . . . Grazie!
Esiste forse una regola empirica che permetta di calcolare, in base alla velocità del compressore, di quanto aggiungere alla pressione di 75 bar per ottenere una stima della temperatura dell'aria in ingresso al sistema di raffreddamento?

gremlin ha scritto:

La temperatura rilevata tramite diagnosi è MOLTO più alta del normale!

Sembra che tu ti riferisca al "filtro passa-basso digitale" posto dopo l'ingresso del sensore dell'EDC. Lo conosco già, l'ho utilizzato per registrare le curve di risposta dei sensori di gasolio e di 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/min.

Nella quarta marcia, la velocità di rotazione e, di conseguenza, la temperatura di ingresso del liquido di raffreddamento cambiano così lentamente che le curve di velocità e di temperatura del liquido di raffreddamento 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 del sensore 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, non riesco a tradurre questa parola.

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 di raffreddamento, queste hanno solo una bassa probabilità di cedere calore al liquido di raffreddamento. 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 di raffreddamento 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 (LCS). Nei circuiti del LCS, ci sono anche 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 di flusso.
2. aumentare la superficie 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 di flusso, ma a costo di una maggiore perdita di carico a elevate portate massiche.

Attualmente, sto pensando di sostituire il radiatore a liquido con uno più sottile e di installare un altro radiatore a liquido (di costruzione simile a quello originale) nello spazio che si libera, in modo che il liquido circoli in parallelo con il radiatore a liquido originale.
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 con la versione standard.

Se desidera, può fornire una stima di come cambierà la LLT. Il punto di misurazione rimarrà all'uscita del circuito LLK.
Il sistema raffredda i gas di scarico a circa 50K gradi sopra la temperatura ambiente, 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 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 di autoaccensione 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 di ricircolo dei gas di scarico 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 di fabbrica nella griglia del radiatore dell'olio, a 4100 giri/min, 165 km/h e con 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 liquido di raffreddamento (LD) era quasi 100 mbar più alta.
Nella versione originale 9N (prima versione) con ASZ e NSW, secondo gli standard dell'Europa centrale, non sono necessarie temperature esterne particolarmente elevate per attivare la "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 LL

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 cabrio, è stato utilizzato un sistema di intercooler parallelo. Una soluzione molto intelligente. Sicuramente puoi trovare nei documenti tecnici la doppia linea di intercooler, il che ha reso in gran parte superflui i raccordi a T. Penso che sia l'unico e il primo utilizzo di questo sistema all'interno del gruppo... e probabilmente lo rimarrà.
A riguardo, esistono numerose pubblicazioni (MTZ, in particolare nel numero speciale dedicato al 20J TDI).

Come confermato dai tuoi tentativi, la cosa fondamentale rimane un flusso d'aria adeguato per l'aspirazione e l'espulsione dell'aria di raffreddamento, anche con così tanti componenti che dissipano calore o con le tue precedenti ottimizzazioni dei percorsi dell'aria, e la situazione nella parte anteriore del tuo veicolo sembra davvero problematica.

In bocca al lupo.