Die fürchterlichen Exponenten :)) vorsichtig lesen und noch nicht glauben

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Geschrieben von Werner am 11. April 2025 19:38:30:

Als Antwort auf: Leistungsbedarf des Gebläses.... geschrieben von Joachim S am 11. April 2025 16:52:04:

sind eigentlich ganz lieb, nur halt ein wenig verschachtelt. Ich gestehe, dass ich die Verdichterformal zwar anwenden kann und auch die Einflüsse sehe, aber was unser Prof. damals noch mit Kreide an die Wandtafel geschrieben hat, um das herzuleiten . . . . neee, das habe ich nicht mehr parat.

1. Frage mal, wie kommst du auf die Luftmenge ? Hubraum mal 0,5 für den Viertakter und dann mal Drehzahl oder wie? Der volumetrische Luftdurchsatz ist geringer, als das Zylinderarbeitsvolumen rechnerisch hergibt.

2. Soll das Gebläse ständig laufen, also immer dann, wenn der Ladedruck absinkt geregelt die Differenz ausgleichen ? Oder soll das Gebläse nur beim Wiederangasen einen schnell Stoß abgeben ?

3. Die 10 kW erscheinen mir ziemlich reichlich. Ich habe in Erinnerung, dass man in USA die Greyhoundbusse mit ihren Detroit-Zweitaktern mit 5 kW Gebläsen nachgerüstet hat, um die berühmte Anfahrschwäche auszugleichen. Die "normalen" Greyhound Bussen hatten in der Automatik einen EXXTREEEM kurzen, also pervers kurzen, ersten Gang, damit der Motor die Fuhre erstmal in Fahrt brachte. Wenn die Automatik dann in den zweiten schaltete, gab das einen ziemlich unangenehmen Ruck, der mich mehrmals aus meinem Jetlag-Schlaf geweckt hat.

4. Soll das Gebläse VOR dem Lader einfach durch den Verdichter durchpusten ? In dem Fall wäre dieses ein ziemlicher Widerstand und würde die Rechnung nicht ganz aufgehen lassen. Allerdings wäre fraglos ein ziemlicher Vorteil beim Widerangasen zu verzeichnen und die Installation wäre die Einfachste. Das Verdichterrad würde sogar durch den Luftstrom wieder in Drehzahl versetzt werden, allerings bei weitem nicht mit den Ausnutzungsgraden, die es beim Verdichten hat. Die Strömung reißt dabei schon auf der Rückseite der Schaufeln ab. Dennoch tut sich da was. die älteren Modellflugturbinen, die noch keinen E-Anlasser haben, werden auch mit Druckluft gestartet, die man einfach vorne reinhält. Ideal wäre ein Gebläse, was unmittelbar auf die Turbine des Laders draufhält.


5. Mit Wirkungsgraden von 65% würde ich lieber nicht rechnen. Das ist zu optimisch. Es ist klar, dass die Hersteller solche Kurven veröffentlichen, die will ich auch nicht anzweifeln, aber die werden natürlich unter Idealbedingungen aufgezeichnet.


6. Und nun die Formel, Werte kannst Du ja mal selbst einsetzen.

Technische Verdichterarbeit: 1 / (kappa - 1) x Ri x T1 x {1-(p2/p1)^([kappa - 1]/ kappa) } , wobei Ri die allgemeine Gaskonstante geteilt durch die Molmasse ist

kappa = kann man für Luft 1,4 setzen. Bei Kolbenverdichtern, wo während der Verdichtung echt Wärme abgeführt wird, rechnet der Praktiker auch einfach mal mit 1,2 oder 1,25, um die Temperaturen zu ermitteln. Bei Radialverdichtern ist das scheinbare Kappa höher, als das reine der Luft und geht bis 1,6 und höher. Gängig ist aber, mit dem reinen Wert zu rechnen und die Leistung nachher über einen Wirkungsgrad zu erschlagen.

Ri = 8314 J/kmolK geteilt durch Molmasse Luft mit 28,75 ist etwa 289 J/kgK. Mein Rat: die Gaskonstante wird mit J/molK angegeben, was seine Richtigkeit hat. Die SI-Einheit für die Masse ist aber das Kilogramm, also kg. Schreibt man jetzt die Gaskonstante mit 8,314 kJ/kgK, kommt das Ergebnis in kW raus. Besser ist es in den meisten Fällen mit 8314 zu rechnen und Watt im Ergebnis zu haben. Mit dem Umstand sind schon erfahrene Techniker in Teufels Küche gekommen.

(p2/p1) das Druckverhältnis ist dann 2,5

Das Ergebnis ist mit der Einheit J/kg versehen, heißt, es ist die massespezifische Verdichterarbeit, die mit dem Massenstrom multipliziert werden muß, um eine Leistung zu erhalten.

Für die Luft bei 20 °C kann man einfach mal 1,2 kg/m³ nehmen, das paßt immer.

Somit muß man also erst mal den Volumenstrom pro Sekunde ermitteln, dann mal der Dichte nehmen, um den Massenstrom zu bekommen. Diesen muß man dann mit der bösen Formel oben multiplizieren.

Ich nehm jetzt mal 2 Liter Hubraum und 6000/min, auch wenn das ein bißchen Quatsch ist, aber dann rechnet es sich gut.

1 Liter mal 100/sek wären also 0,1m³ pro Sekunde und mal rho wären 0,12 kg/s.

Da ein Druckverhältnis von 2,5 angestrebt wird, werden es 0,3 kg/s


Dann die Exponentenformel

1 / 0,4 x 289 x {1 - 2,5^(0,4/1,4)} => 1/ 0,4 x 289 x 0,3 Das Minuszeichen in der Formel spielt keine Rolle. Der Zahlenwert des Ergebnisses ist negativ, genau so, wie die aufgewendete Energie.


= 216 J/kg. Ergibt einen auffällig niedrigen Wert von gerade mal 65 Watt. Überrscht mich selbst, aber die Formel stimmt. Bei 65% Wirkungsgrad wären das also 100 Watt, ein Wert, den man nicht glauben kann und auch nicht sollte.

Kurz gesagt, diese ganze zusätzliche Blaserei ist extrem verlustbehaftet und Erfahrungswerte helfen vermutlich weiter, als wilde Berechnungen.

Ich sag mal 3 kW, dann hauts den schon ganz schön aus den Latschen. Das wäre für Batterie und Bordnetz in etwa ein Anlaßvorgang.

Bin ehrlich gesagt etwas verwirrt, 5 mal nachgerechnet und den Wurm noch nicht gefunden. So wenig kann das eigentlich nicht sein nach Gefühl. Aber ich gehe nach dem Essen noch mal ran und schaue.

Gruß

Werner

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