Wie viel Wärme muss bei einem Kolbenflugmotor vom Ölkühler abgeführt werden?

Es ist ziemlich einfach, die durch den Verbrennungsprozess erzeugte Wärme und Energie zu berechnen, wenn Hubraum, Drehzahl und Kraftstoffmassenstrom gegeben sind. In ähnlicher Weise kann die verbrauchte Leistung mit Kenntnis von EGT und Massenerhaltung berechnet werden. Die Differenz wird als Wärme von der Luftkühlung der Zylinder und des Ölkühlers abgeführt. Ich suche ein ungefähres Verhältnis zwischen Ölkühler und Zylinderwärmeableitung.

Willkommen bei Av. SE. Interessante Frage!

Antworten (2)

Laut Fundamentals of Powerplants for Aircraft , zitiert in Mike Busch über Motoren (Kapitel 2), machen „andere thermische Verluste“ 12,2 % der Brennstoffenergie aus:

  • Leitung zur Luft: 7,2 %
  • Leitfähigkeit zu Öl: 1,6 %
  • Strahlung und Sonstiges: 3,4 %

Die anderen beiden Verlustbereiche sind Auspuff (51,6 %) und Mechanik (36,2 %).

Ich weiß nicht, wie "Zylinderwärmeableitung" in diese Klassifizierung passen würde (eine Kombination aus Luftleitung und Reibungsverlusten?), Aber wenn man nur die Leitungsverluste betrachtet, ergibt sich ein Verhältnis von Luft zu Öl von 4,5: 1.

Einverstanden. Ich möchte darauf hinweisen, dass „Reibungsverluste“ nicht vollständig in eine Erwärmung der Umgebung einfließen. Etwas Energie wird in 'Zerstörungsarbeit' des unvermeidlichen Verschleißes des Motors investiert...
Aus „Grundlagen des Verbrennungsmotors“ von John Heywood: imgur.com/Mh5f9Cn
Interessant, mechanische Energie als "Verlust" zu definieren ;)
@Sanchises - In ähnlicher Weise werden 75% der Energie eines Turbojets als Wärme verschwendet :)
Ich habe versucht, diese Daten für meinen Beitrag zu finden, konnte es aber nicht. Diese Zahlen sind ziemlich nah an dem, was ich in ICEs immer verstanden habe. Danke fürs Schreiben.
@ymb1 Ich glaube, die Zahl ist ähnlich wie bei anderen ICEs mit einem thermischen Wirkungsgrad von 35-40% für Fluggasturbinen. Große GuD-Gasturbinenkraftwerke zur Stromerzeugung haben sich sogar noch besser entwickelt und sogar einen thermischen Wirkungsgrad von über 60 % erreicht

Typischerweise verlassen in einem luftgekühlten Hubkolbenmotor etwa 40–45 % der gesamten Menge an chemischer Energie, die während der Verbrennung freigesetzt wird, das Auspuffrohr als Wärme in den Abgasen, 25–30 % dieser Energie werden durch die Kurbelwelle auf den Propeller übertragen Als mechanische Energie verlassen etwa 15–20 % den Motor durch kühle Luft, die durch die Verkleidung über dem Motorblock strömt, und die letzten 5–10 % werden durch den Ölkühler entfernt.

QUELLE: DAS FLUGZEUGMOTOR UND SEIN BETRIEB - PWA 109702, S. 19 - Pratt & Whitney Aircraft Corporation, 1949.

Ich wusste, dass ich das irgendwo in meiner Bibliothek hatte.

Wenn wir uns ein Flugzeug ansehen, z. B. eine SR-22 beim Start, verbraucht der IO-540-Motor etwa 25 Gallonen pro Stunde 100 Liter und erzeugt 310 PS oder gibt 8,3E8 Joule mechanische Energie pro Stunde ab. Bei einer chemischen Energiedichte von 40 MJ/kg für 100 Liter bedeutet dies, dass dem Motor jede Stunde etwa 2,6 E9 Joule chemische Energie zugeführt werden, was in diesem Beispiel einen Wirkungsgrad von etwa 31 % ergibt, und das ist ungefähr das, was wir erwarten würden.

Hast du eine Quelle dafür? Scheint ziemlich endgültig zu sein, könnte aber einige unterstützende Beweise gebrauchen.
donwvoted, da die Antwort zufällige Zahlen ohne Berechnung oder Referenzen zu werfen scheint.
Diese Zahlen sind sehr typisch für Verbrennungsmotoren. Sie erreichen normalerweise nur einen thermischen Wirkungsgrad von etwa 25-35% (Sie kommen einfach nicht um den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik herum). Exotischere Kombimotoren nähern sich höheren thermischen Wirkungsgraden - in der Nähe von 50 % oder so, und das ist ungefähr das Beste, was Sie bekommen werden. Ja, der Rest dieser chemischen Energie verlässt den Motor einfach in Wärme.
Wenn wir uns ein Flugzeug ansehen, z. B. eine SR-22 beim Start, verbraucht der IO-540-Motor etwa 25 Gallonen pro Stunde 100 Liter und erzeugt 310 PS oder gibt 8,3E8 Joule mechanische Energie pro Stunde ab. Bei einer chemischen Energiedichte von 40 MJ/kg für 100 Liter bedeutet dies, dass dem Motor jede Stunde etwa 2,6 E9 Joule chemische Energie zugeführt werden, was in diesem Beispiel einen Wirkungsgrad von etwa 31 % ergibt, und das ist ungefähr das, was wir erwarten würden.
@ManuH danke für die klare Erklärung für die Ablehnung. In der Zwischenzeit wurde die Antwort mit Quellen aktualisiert. Vielleicht ist dies der Zeitpunkt, um die Ablehnung zu entfernen?
Wie viel Wärme muss bei einem Kolbenflugmotor vom Ölkühler abgeführt werden?
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