Kühlwasserpumpe optimieren

bruellbroetchen · Beitrag von **bruellbroetchen** » So 6. Feb 2011, 16:54

Hallo,
im laufe der Winterinspektion, bzw Neuaufbau habe ich den Motor überholt und mir ein optimiertes Wasserpumpenrad gefertigt.
Nun meine Frage: Ist es überhaupt sinnvoll die Pumpleistung, bzw die Durchflußgeschwindigkeit zu erhöhen?
Klar das Wasser bleibt nicht lange im Motor und nimmt dadurch nur wenig Wärme auf, wodurch ja eigentlich die Wassertemperatur sinken dürfte.
Allerdings bleibt das Wasser ja auch nicht so lange im Kühler und hat daher weniger Zeit zum abkühlen.
Kühlt das Wasser schneller als es Wärme aufnimmt, oder bleibt die Kühlleistung gleich?

bora33 · Beitrag von **bora33** » So 6. Feb 2011, 18:15

Die Übertragungsleistung eines Wärmetauschers nimmt mit zunehmendem Turbulenzgrad zu! Erhöhst Du also die Umwälzmenge, wird das System besser gekühlt. Der Grund hierfür ist die geringer ausfallende Schichtdicke der laminaren Strömungsgrenzschicht an der Grenzfläche zwischen Kühlmedium und zu kühlender Wandung (Prandtl-Grenzschicht). Innerhalb der laminaren Schicht, kann Wärme nur duch Diffusion (Wärmeleitung) transportiert werden. Bei turbulenten Strömungen hingegen erfolgt ein echter Stofftransport.

Die Spreizung wiederum (Differenz zwischen Vor- und Rücklauf) nimmt ab. Bei einem Motor ist das u.U. sogar erwünscht, weil die thermischen Spannungen geringer werden.

ABER: Die höhere Umwälzmenge bedingt einen höheren mechanischen Aufwand (wenn nicht in gleichem Maße der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht wird), kostet als Leistung, die nicht mehr für den Vortrieb zur Verfügung steht.

UND: Der höhere Enegieeintrag in die Kühlflüssigkeit bedingt eine höhere Erwämung derselben. Die muss der Kühler zusätzlich abführen.

Soviel zu unserem kleinen Ausflug in die Grundlagen des Wärmetauschs.

bruellbroetchen · Beitrag von **bruellbroetchen** » So 6. Feb 2011, 18:25

Danke Bora für die Antwort.
Also höhere Durchflußmenge bessere Kühlung.

Ist die Mehrwärme und der Leistungsverlust in diesem Fall nicht zuvernachlässigen?

KRV · Beitrag von **KRV** » So 6. Feb 2011, 18:58

Und hiermit folgt der Einstieg in Optimierungsprobleme

bora33 · Beitrag von **bora33** » So 6. Feb 2011, 18:58

Die stelllt bei den am Kart auftretenden Umwälzmengen im Verhältnis zu der vom Motor abzuführenden Wärmemenge kein Problem dar. Das schluckt der Kühler locker weg.

Ich wollte mit meiner ersten Antwort einfach nur auf die grundsätzlichen Zusammenhänge bei einem Wärmetauschersystem eingehen.

bruellbroetchen · Beitrag von **bruellbroetchen** » So 6. Feb 2011, 19:04

Aha Bora, war auch sehr informativ und gut mal so grundlegende Dinge zu erfahren

kettcarkalle · Beitrag von **kettcarkalle** » So 6. Feb 2011, 20:42

Hi Bora,

habe ich da was falsch verstanden?
Wir reden hier doch von einem geschlossenem System, wenn ich die Pumpenleistung erhöhe fließt die Kühlflüssigkeit nur schneller.
Ok, die Turbulente Strömung erhöht den Übertragungsgrad des Wärmtauschers.
Die Umwälzmenge bleibt aber doch die Gleiche.

UND: Der höhere Enegieeintrag in die Kühlflüssigkeit bedingt eine höhere Erwämung derselben. Die muss der Kühler zusätzlich abführen.

Das heißt doch ich brauche einen größeren Kühler.
Also bringt das ganze nichts.
Liege ich da richtig?

Danke und Gruß,
Kai

bora33 · Beitrag von **bora33** » So 6. Feb 2011, 20:55

Nein.

1. Mit Umwälzmenge ist der Massenstrom gemeint: kg/h!
Ob ich 1 l 500 mal in der Stunde, oder 500 l ein mal in der Stunde umwälze, macht in Bezug auf die Turbulenz einen Unterschied!

2. Ich heize zwar mit einer Pumpe, die mehr umwälzt, die Flüssigkeit etwas mehr auf, aber ich erhöhe die Wärmeabfuhr an dem zu kühlenden Bauteil durch den höheren Massenstrom.

Die Kühlung hat den Zweck, die Temperaturgradienten in dem vom Konstrukteur vorgesehenen Fenster zu halten.

Der Kühler wiederum muss in der Lage sein die Summe der Einträge aller Wärmequellen in diesem System an die Umgebung abzuführen.

Kart001 · Beitrag von **Kart001** » So 6. Feb 2011, 22:06

@Bora
Ich finds immer wieder super Deine Worte zu lesen!!!

Top Top Top

Kart001

kettcarkalle · Beitrag von **kettcarkalle** » So 6. Feb 2011, 22:40

Hallo Bora,

kann ich den Massenstrom den beliebig erhöhen um eine bessere Kühlung zu erreichen?
Ich gehe davon aus das es in einem Geschlossenen System Grenzen für einen Turbulenten Massenstrom gibt.
Nach deinen Ausführungen hört es sich so an als wenn man durch Erhöhung des Massenstroms einen kleineren Kühler fahren kann.
Erhöht sich nicht der Druck im Kühlsystem wenn ich den Massenstrom beliebig erhöhe?
Sind dem Massenstrom nicht Grenzen durch Querschnitte und Reibung gesetzt.

Danke und Gruß,
Kai