Aussenhautkühlung, Kühltaschen

[Holger]

Aussenhautkühlung, Kühltaschen

Beim Metallschiff bietet sich die Außenhaut als Kühlfläche an. Vorteile sind ein geschlossener Kühlkreislauf mit korrosionsfreiem und bewuchsfreiem Kühlmittel und die Möglichkeit, den Motor auch beim Trockenfallen und an Land im Winterlager eine gewisse Zeit laufen lassen zu können. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, parallel zu den Kühltaschen eine Warmwasserheizung für das Boot zu erstellen. Gegen Minustemperaturen können dem Kühlwasser die bekannten Frostschutzmittel beigegeben werden. Nachteilig ist der etwas höhere Bauaufwand.
Das schematisch dargestellte System ist das klassische Gegenstromprinzip, mit dem durch Ausnutzen des Temperaturgefälles ein Maximum an Kühlleistung pro Fläche realisiert wird.

Praktische Installation
Aus (leidvoller eigener) Erfahrung ist zu empfehlen, jede Kühltasche einzeln Stück für Stück fertigzustellen und auf Dichtigkeit abzudrücken. Wenn auch eine Leckage der Kühltaschen untereinander unbedeutend ist, so erschwert sie doch die Dichtigkeitsprüfung enorm. Deckelflächen von Kühltaschen sollten Außenhautstärke, bei Alu mindestens 5 mm haben. Die Labyrinthbleche sollten auf die Außenhaut geschweißt werden, da sie somit weitere Kühlfläche bieten. Die im Prinzipschema angegebenen Werte beziehen sich generell auf Metall, bei Alu ist der Übergang geringfügig besser. In der Praxis wird das System später drucklos gefahren. Die Be-Entlüftung erfolgt durch eine dünne Leitung entsprechend der von Kraftstofftanks.

Dichtprüfung
Das Abdrücken kann mit Wasser erfolgen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß das Wasser jedesmal entfernt werden muß und die Kühltasche ausgetrocknet werden muß wenn nachgeschweißt werden muß. Das ist so umständlich und zeitraubend, daß man es vergessen kann.
Das Abdrücken mit Druckluft ist einfach, sauber und es kann sofort nachgearbeitet werden. Als Maximaldruck sollte man nicht höher als 1 bar gehen. Das entspricht 10 Meter Wassersäule. Auf einer Kühltaschenfläche von 1 qm lastet dann schon ein Druck von 1 Tonne. Der Druck wird mit einen Manometer geprüft, dessen Skale fein unterteilt ist. Der Druck sollte sich 30 Minuten nicht ändern.
Achtung: Das Arbeiten mit Druckluft ist wegen der Kompressibilität und damit verbundenen Energiespeicherung nicht ungefährlich. Sollte eine Schweißnaht reißen, so ist mit explosiver Dekompression zu rechnen. Auch Blindstopfen können mit Gewalt von Rohren fliegen.
Durch Überpinseln der Schweißnähte sieht man undichte Stellen durch Blasenbildung. Vor dem Nachschweißen ist die Stelle äußerlich zu trocknen und zu reinigen. Vor irgendwelchen Schweißarbeiten muß unbedingt die Kühltasche drucklos gemacht werden.

Zur Absicherung der Dimensionierung sollte man mit dem Motorhersteller Kontakt aufnehmen. Er kann Tabellen liefern aus welchen die exakte Verlustwärme des betreffenden Motortyps hervorgeht.

holger.

[Holger]

.....und so etwa sieht das in der praxis aus.
die kühlkanäle brauchen nicht strömungsgünstig sein, es soll möglichst viele verwirbelungsstellen geben, da dies den wärmeübergang begünstigt.

ACHTUNG: auf dem Bild ist die Flußrichtung vertauscht! so wie im Schema ist es richtig
(bin zu faul, das Bild zu ändern)



holger

[Holger]

...und das ist mein abdrückwerkzeug

die adapterstücke sind aus alu-rundmaterial gedreht und durchbohrt. somit kann man damit auch andere systeme mit anderen rohrdurchmessern abdrücken. man kann die dinger auch aus kuntsstoff (PA, POM) machen.
das manometer geht bis 1 bar, ist fein unterteilt und ölgedämpft. als anschlüsse haben sich die bekannten schnellverschlüsse mit rückschlagventil bewährt. als druckluftpumpe dient eine kleine akkupumpe, die sich für solche zwecke sehr gut bewährt hat, da die kleine förderleistung eine exakte dosierung ermöglicht.
holger

[Holger]

...... und so wird in der praxis geprüft. zunächst geht man mit dem druck bis auf ca 0,3 bar und prüft dann mit seifenwasser. nach dem nachschweißen (DIE schweißnaht möchte ich sehen, die gleich auf anhieb dicht ist) erhöht man dann auf 0,5 bar, dann auf den enddruck von 1 bar.
ich empfehle ausserste vorsicht und lehne jede haftung für die anweisung ab!

niemals mit dem üblichen werkstattdruck von 6 bar prüfen. die kräfte sind gewaltig!

holger

[le loup]

boah - sehr informativer beitrag

sollte ich eines tages von der holzwurmfraktion zur rostlaubenfraktion wechseln (nichts ist unmöglich) dann wird eine solche umstellung in die planung mit aufgenommen.

le loup

[ToDi]

Was Holger da schreibt, ist wieder was für die Wissensdatenbank !

Hat zwar für mich zur Zeit 0 praktischen Nutzen (da kein Boot ) aber falls doch irgendwann, würde ich den Artikel gerne wiederfinden

[DennisK]

Da ham wa doch mal was zum Thema Abwärme!

Soll die Formel Motorleistung mal 0,6 bedeuten, daß etwa die Hälfte der Motorleistung noch mal zusätzlich als Abwärme produziert wird?
Und um davon 0,5 kW wegzukriegen sind bei Kühltaschen 10 mal 10 cm notwendig?
Das heißt, daß ich meine Idee, das große Ruderblatt (wenn es hohl wäre , 18qdm = 9 kW Kühlleistung ) meines Holzbootes als Kühlfläche zu nutzen, getrost begraben kann!

[hakl]

@ Holger ein paar Fragen :

Wie ist die gesammte Konstruktion, wenn sie drucklos betrieben wird ? Ist das so wie eine offenen Zentralheizung zu sehen ? Verwendest Du doch einen Wäremtauscher ?

Wie sieht das mit der Wärme im Inneren aus, dämmst Du die Taschen nach innen ?

Ich hatte wegen eines Deutz Diesels angefragt (65 PS, Ölkühlung), da funkt eine Aussenhautkühlung nicht (lt. Verkäufer) oder würde man das schon hinbringen, wenn man viel mehr Kühlfläche und einen größeren Wärmetauscher einsetzen würde ?

Wie sind die Dimensionen (Vor-, Rückleitung, Pumpe...) ?

[Holger]

hallo dennis
leider ist das so. verbrennungsmotoren haben zwischen 30 und 40% wirkungsgrad. der rest wird in wärme umgesetzt und muss über die aussenluft (konvektion) oder forcierte kühlung (wasser, öl) und abgas abgeführt werden. der rapsölmotor von der firma elsbett hatte einen wirkungsgrad von 47%. das projekt wurde von der großindustrie abgewürgt.

hallo klaus
für den deutz-motor bf4m2011 habe ich mir die unterlagen schicken lassen.
bei den berechnungsdaten für das kühlsystem werden beim dauerbetrieb 62kW bei 2800 u/min eine kühlleistung von 37,2 kW erforderlich. das kühlöl geht durch einen wärmetauscher (ölkühler), der sekundärkühlkreislauf geht als wasser durch die kühltaschen. labyrinthquerschnitt der kühltaschen ca 15 quadratzentimeter. umlauf durch eine am motor angeflanschte kreiselpumpe wie beim automobil (keine impellerpumpe!). der wasserumlauf erfolgt drucklos (offenes system mit belüftung durch schwanenhals. das im steigrohr des schwanenhalses stehende wasser wird duch einen sensor überwacht. wenn es absinkt gibts alarm.
die firma deutz hat einen einbauratgeber. in diesem wird die aussenhautkühlung ausdrücklich als kühlmöglichkeit erwähnt. ich hatte dies bei unserer lokalen vertretung auch ausdrücklich von einem alterfahrenen verkaufsingenieur bestätigt bekommen. ich vermute, dass die information welche du bekommen hast auf einen missverständnis beruht:
den ölkühlkreislauf DIREKT durch die kühltaschen zu leiten geht nicht weil
- öldruck max 6 bar, verunreinigungen und ablagerungen störend wirken, vorlauftemperatur max 135 grad.

ich werde den motor mit anschluss für eine sogenannte kabinenheizung bestellen. dadurch kann man ein parallelsystem installieren, mit dem triebt die motorölpumpe dann das heiße öl über leitungen (ich nehme hydraulikrohr 1.4571 15x1,5) zunächst durch den heißwasserbereiter, dann durch heizschleifen unter den kabinenböden. das ganze durch hydraulik-kugelhähne und fittings einzeln zuschaltbar.

der angebotspreis für den bf4m2011 liegt mit einiger zusatzausrüstung bei ca. 4.900 ?. vetus verlangt für den marinisierten motor mit getriebe (alte ausführung bf4m1011) ca 9.000 ? !!!

holger