Wie stark wird die Ladeluft wirklich aufgeheizt?

Hallo,

die Lader-Nutzleistung ergibt sich aus Ansaugvolumenstrom * Druckerhöhung.

Umgerechnet über die Dichte und Wärmakapazität der Luft ergibt sich daraus eine Aufheizung der verdichteten Luft um ~ 75K pro bar Ladedruck - ohne äußere Zu- oder Abfuhr von Wärme.

Nun produziert der Lader auf der Verdichterseite ja nicht nur Nutzleistung.
Die Verdichterkennfelder geben Wirkungsgrad-Maxima um 75% an, gehen wir mal von einem gemittelten Wirkungsgrad über alle Betriebszustände von 73% aus.

Wenn also 73% der in den Verdichter eingespeisten Energie in die Verdichtung umgesetzt werden - wo bleiben dann die restlichen 27% ?

Normalerweise wird solche Verlustleistung ja in nutzlose Wärme umgesetzt . . . und wo geht die beim Lader hin?
Ich vermute mal in die Ladeluft, zusätzlich zur Kompressionshitze.

100% / 73% ergeben einen Verlustfaktor von ~ 1,37, der der kompressionsbedingten Aufheizung der Ladeluft hinzuzufügen wäre, um die tatsächliche Erhitzung zu berechnen.

Also 75K / bar * 1,37 = 103K bei 1 bar . . . ein ganze Menge schon bei den VP-TDIs

Bei der Leistungsstufe 96 kW mit 1,3 bar Ladedruck kommen schon ~ 134K zusammen, zuzüglich der jeweiligen Außentemperatur.
D.h. bei 30°C Luftttemperatur kommt die Ladeluft mit ~ 164 °C aus dem Lader . . .

Stimmt das grundsätzlich so, oder habe ich irgendwo einen Denk- oder Rechenfehler eingebaut?

worauf stützt sich der wirkungsgrad, sprich was ist die bezugsgrösse ?

75% der leistung die durchs abgas eingebracht wird ?
oder was anderes ?

CU Gremlin

Gremlin hat folgendes geschrieben:

worauf stützt sich der wirkungsgrad, sprich was ist die bezugsgrösse ? 75% der leistung die durchs abgas eingebracht wird ?

AFAIK gehts in den fraglichen Kennfeldern nur um die Verdichterseite:

Massenstrom (in Richtung Motor) - Druckverhältnis Ein- / Ausgang - Verdichterdrehzahl - Wirkungsrad (diese Muschelformen).

Bezugsgröße müßte somit die Leistung bzw. Energie sein, die über die Laderwelle in den Verdichter reinkommt.
Unabhängig vom Wirkungsgrad Abgase -> Turbine auf der heißen Seite . . .

Ich habe etwas gefunden, das eine Antwort liefern dürfte:

http://members.aon.at/dihaider/Ladeluftkuehlung.html
(übrigens recht informativ, die ganze Seite . . .)

. . . aber was bedeutet dieses k mit dem Wert 1,4

Hi!

Um Deine Überlegung zu überprüfen, installiere doch einfach einen Temperatursensor in das Ladedruckrohr. Diverse Bausätze mit Digitalanzeige gibts bei jedem Elektronikversand.

Gruß

SeatArosa1.7SDI hat folgendes geschrieben:

Um Deine Überlegung zu überprüfen, installiere doch einfach einen Temperatursensor in das Ladedruckrohr.

Nur um bereits bekannte Dinge nachzumessen und dabei mehr oder weniger fehlerbehaftete Ergebnisse zu bekommen, wollte ich solchen Aufwand eigentlich nicht treiben . . .

@ulf:

Zitat:

. . . aber was bedeutet dieses k mit dem Wert 1,4 icon_question.gif

k=1.4 bedeutet, dass hier mit einem Polytropenexponenten von 1.4 gerechnet wird, also eine adiabate Zustandsänderung angenommen wird.
Diese Annahme ist weitgehend richtig, sofern die Vorgänge sehr schnell ablaufen, so dass praktisch kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet.

Gruß
Alex

donalexo hat folgendes geschrieben:

k=1.4 bedeutet, dass hier mit einem Polytropenexponenten von 1.4 gerechnet wird, also eine adiabate Zustandsänderung angenommen wird.

Danke Alex
Aber jetzt paßt meine Eingangs-Rechnung nicht mehr.

Haider geht von einem Verdichterwirkungsgrad von 75% aus.
Also wird -ausgehend von der Nutzleistung- 33% Verlustleitung "mitgeliefert".

Bei adiabater Kompression steigt die Temperaur pro bar um ~ 75K.
Geht nun die 33% zusätzliche Verlustleistung ebenfalls in die Temperatur der Ladeluft (wohin auch sonst?) , so ergibt sich IMO eine Aufheizung von 75K / 0,75 = 100K pro bar.

Bei 1 bar Ladedruck und 20°C Eingangstemperatur müßte die Ladeluft also mit 120°C aus dem Lader kommen.
Das Haider-Diagramm gibt dafür aber nur ~ 105°C an.

Wie erklärt sich das, bzw. wo bleiben die fehlenden 15K Erwärmung

Gehen als Verlust in das potentiell erwärmte Abgas...?

Gruß Uwe

Uwe hat folgendes geschrieben:

Gehen als Verlust in das potentiell erwärmte Abgas...?

Hm. . . auf welchem Weg denn?

a) über das Ladergehäuse -> würde nur funzen, wenn die Ladeluft heißer wäre als die Abgase -> scheidet also aus.

b) über die Ladeluft durch den Motor -> dann müßten die fraglichen 15K aber wiederum in der LLT am Lader-Ausgang zu messen sein - aber genau dort "fehlen" sie ja . . .

Wo gehen denn die 33% Wirkungsgradverlust hin? Ich weiss es auch nicht

Gruß Uwe