Hallo,
könnte mal jemand - aus Sicht des Motors - erklären, aus welchen technischen/physikalischen Gründen eine maximale Rücklauftemperatur von z.B. 70°C einzuhalten ist bzw. warum ein Diesel-BHKW beim Überschreiten der Grenztemperatur abschaltet? Bei gleichbleibendem Kühlwasservolumenstrom ist doch die Motorkühlung (d.h. die Abfuhr einer bestimmten Wärmeleistung) bei Erwärmung des Kühlwasservolumenstroms von z.B. 70 auf 90°C die gleiche wie von 75 auf 95°C.
Hat es was mit der Temperaturbeständigkeit des Motoröls oder der Passung zwischen Zylinder und Motorblock zu tun?
Herzlichen Dank, Jan
Eigenbau: Maximale Rücklauftemperatur
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Weil jeder Wärmetauscher nach Volumenstrom und Temperaturdifferenz ausgelegt wird. Ist die Rücklauftemperatur zu hoch, dann kann bei einem vorgegebenen Volumenstrom die Wärme nicht mehr abgeführt werden um den Motor auf eine vorgegebene Temperatur zu halten und dann sollte der Motor abgeschaltet werden. Eine vorgegebene Motortemperatur sollte nicht überschritten werden um die vom Kontrukteur geplante Lebensdauer zu erreichen.
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OK, danke. Dass es bei zu geringer Kühlwasser- und damit Motortemperatur Probleme geben kann, kann ich mir vorstellen (zu tiefe KüWa-Temp. --> zu hohe Viskosität vom Öl --> zu hoher Öldruck --> (stark) steigende Reibungsverluste --> Effizienzverlust --> besser nicht). Deswegen ja auch häufig Rücklauftemperaturanhebung. Aber woher kommt das Limit in die andere Richtung? Wenn die externe KüWa-Temp. um im Mittel 5K höher liegt, dann würde man bei gleicher Leistung Q_kühl = U * A * Delta T_log eine um ca. 5 K höher Motortemperatur erwarten (bei 300 bis 400 °C sind 5K aber nicht wirklich viel).
WARUM also reagieren viele BHKW-Motoren so sensibel auf die Überschreitung der
Rücklauftemperatur? Oder liegt es gar nicht an der Kühlung des Motors sondern an was anderem? -
Moin,
ich denke die Kopftemperatur ist hier ausschlaggebend, zu hohe Temperatur = hoher Verschleiß = geringere Lebensdauer.
Das Kühlmedium Wasser begrenzt die Temperatur ebenfalls nach oben - ab 100°C ( in Abhängigkeit vom Systemdruck ) geht Wasser in den gasförmigen Zustand über, Stichwort Kavitation.
Typischerweise reden wir also von 80-100°C Kühlwassertemperatur, wobei der Kopf um 5-10°K wärmer ist. Höhere Kopftemperaturen sorgen auch für höhere Belastung der Zündkerzen ( bei Gasmotoren ).
Und last but not least gibt es diverse Regeln und Normen die für geschlossene Heizungsanlagen eine max. Temperatur von 70°C vorsehen, man benötigt also keine höheren Temperaturen.
Das bedeutet nicht das speziell dafür ausgerüstete Motoren nicht auch mit höheren Temperaturen klar kommen - Stichwort Heißkühlung , Waukesha zb. gibt an ohne Probleme bis 125°C fahren zu können.
Grüße
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Entscheident ist nicht so sehr die Kopftemperatur sondern die Öltemperatur. Je höher um so schneller "altert" bzw. "verschleisst" das Öl. Das Öl wird in den Hauptlagern der Kurbelwelle ca. 100°K wärmer als in der Ölwanne. Da setzt dann schnell die Kavitation ein, wenn das Öl zu heiß wird. Wenn das passiert sehen die Hauptlager aus als ob man mit einem Schrottgewehr drauf geschossen hätte. Darum haben Motoren, die wie beim BHKW im Dauerbetrieb bei Volllast arbeiten, Ölkühler. Aber auch dann darf die Kühlflüssigkeit nicht zu warm werden, damit die Öltemperatur in den Hauptlager nicht unzulässig hoch wird.
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Soweit mir Kavitation bekannt ist, sie die Neigung dazu mit zunehmender Viskosität im Verhältnis.
Je ZÄHER die Flüssigkeit, desto "Kavitation"
Sicher gilt, das die Blasenbildung bei hohen Temperaturen der Flüssigkeit nahe des Siedepunktes und/oder eine lokale Druckabsenkung dieses wiederum begünstigen.
Der Siedepunkt von Ölen - zB. Motoröl sei mal so bei ca. 350°C ansetzbar. Diese Temepratur ist weit außerhalb der gewünschten - das Öl verkokt da auch schon (->gecrackt). Zudem sei zu unterstellen das ein Ölüberdruck die Lager versorgt.
Entsprechend sei eher mit Ölfilabmriß in Folge zu hoher Temperatur, als Schädigung durch Kavitation zu rechnen.
Hier wird mal auf Kavitation eingegangen. Die Temepratur wird als Ursache mit benannt:
https://www.fsb.unizg.hr/miv/r…lagerschaeden_deutsch.pdfSchaut man sich hingegen aktuelle Fahrzeuge an, findet oft ein Kennfeldthermostat Einsatz. Dieser ist dienlich, um die Motortemperatur - also Kühlflüssigkeit - auf 120°C zu erhöhen. Damit der dumme Fahrer sich dabei nicht über die Temperaturanzeige wundert, wird die Motortemperatur gar nicht angezeigt. Stattdessen wird die Nadel unabhängig der IST-Temperatur stur konstant auf einem Wert festgehalten. Meint die ECU dabei irgendwann: "Nu wird der doch zu warm" - steuert diese die Anzeige in den Alarmbereich - rot.
Insofern seien höhere Temperaturen mindestens vorstellbar.
Warum aber bei vielen BHKW die Rück/Vorlauftempertur nicht sehr hoch ausfällt, könnte auch/mit an der Verwendung zu kleiner Wäremtauscher liegen. Das Ding wird dann einfach die Wärme nicht los, bzw. sei die Regelung im Zweifel träger, als das die Wärme abgegeben werden kann. Mit einer sehr niedrig vorgesehenen Rücklauftemepratur schafft man ein paar Reserven. Ein weiterer Gedanke sei der erhöhte Systemdruck. Die mechanische (und thermische) Belastung der Komponenten bei 120°C ist deutlich höher.