Kapazität Wärmetauscher

[Ulu]

Hallo Gemeinde,
wenn ich einen Motor im Boot mit einer Zweikreiskühlung versehen will, brauche ich ja auch einen Wärmetauscher. Wie groß wird dieser ausgelegt?
In meinem Beispiel 86 kW Dieselmotor:
Die Effizienz liegt bei ca. 43%, das heißt 57% der Energie wird in Wärme umgewandelt.
Ich würde jetzt so rechnen: 86kW / 43% = x / 57 % ( x = Abwärme ).
Dann brauche ich einen Wärmetauscher mit 114 kW.
Um noch etwas Reserve zu haben also 125 kW (Strahlungswärme und Abgase habe ich ja eh vernachlässigt).
Was spricht gegen den Einsatz eines Edelstahl-Plattenwärmetauschers aus dem Heizungsbau (zB. sowas: Wärmetauscher ) ?
Grüsse Ulu

[teamwork]

Von der angegebenen Leistung sollte das hinhauen.

ABER: Entscheidend ist auch das delta-T und die Volumenströme.

Also werden die angegebenen Volumentröme im Boot erreicht?
Bei welcher Temperaturdifferenz bringen die Tauscher die angegebene
Leistung?

Gruß Florens

[Konteradmiral]

Zitat von Ulu

....
Was spricht gegen den Einsatz eines Edelstahl-Plattenwärmetauschers aus dem Heizungsbau (zB. sowas: Wärmetauscher ) ?
Grüsse Ulu

Vor allem der Umstand, daß selbige erstens sehr Schmutzempfindlich sind und Du da ja Dein Außenbordwasser durchpumpen muß. Wenn da erstmal Algen, Muscheln und Kalk drin sind, ist sowas schnell zu.

Wenn Du dann noch in Salzwasser fährst, werden Dir die einfachen kupfergelöteten Tauscher wohl schnell wegkorrodieren.

Natürlich gibt es auch Ausführungen aus stabilerem Edelstahl, die lasergeschweißt sind. Die sind aber teurer und verstopfen können die auch.

[Ulu]

Danke für die Antworten,
die Temperaturdifferenz bei Wärmetauschern aus dem Heizungsbau beträgt gescchätzt 50 Grad, beim Motor rund 70, also nicht sehr viel Unterschied. Der Temperaturaustausch sollte bei größerer Differenz doch schneller gehen, oder ?
Genügend Luft in der Kapazität sollte auch sein, die Motortemperatur regelt sowieso das Thermostat im Motorkreislauf, kann also überdimensioniert sein.
Die leistungsfähigeren sind sowieso für Pools und Schwimmbäder gedacht, also auch jede Menge Dreck und Kalk. Ein Einsatz im Salzwasser ist bei mir nicht vorgesehen.
Einen aus Edelstahl wollte ich sowieso nehmen, sind da auch Kupferrohre oder Verbindungen drin ? Oder anders gefragt, ist im maritimen Bereich Gold drin bei den Preisen oder wo liegt der Unterschied ?
Bliebe noch die Durchflussmenge Kaltwasser:
wenn der Impeller es schafft den Motor mit all seinen Kanälen zu kühlen, reicht das doch bestimmt auch für einen Wärmetauscher, oder eben seperate Seewasserpumpe, oder beides ?
Grüsse Ulu

[rumpel]

Hallo !!

Ich hatte schonmal einen platten wärmetauscher verbaut , hat auch sehr gut funktioniert ,allerdings musste ich den auch regelmässig spülen . Mein Motor hat 185 PS und der WT war ziemlich klein . Allerdings bin ich nur Süsswasser gefahren und nur für ca 2 Jahre .

[Ulu]

Zitat von rumpel

Hallo !!

Ich hatte schonmal einen platten wärmetauscher verbaut , hat auch sehr gut funktioniert ,allerdings musste ich den auch regelmässig spülen . Mein Motor hat 185 PS und der WT war ziemlich klein . Allerdings bin ich nur Süsswasser gefahren und nur für ca 2 Jahre .

das wollte ich hören, da könnte man gleich Spülanschlüsse vorsehen, aber was ist denn nun an den "maritimen" anders das die nicht zusetzen?

[Konteradmiral]

Die einfachen Plattenwärmetauscher aus Edelstahl sind mit einem Kupferlot hartgelötet und gegen Korrosion empfindlich.

Wasser in Freigewässen entspricht nach meiner Erfahrung nicht immer Poolqualität.

Je kleiner die Tauscherfläche, desto höher wird die Temperaturdifferenz und die übertragene Wärmeleistung.

Ob man die Werte aus dem Heizungsbereich so einfach für Motorkühlung übernehmen kann habe ich meine Zweifel.

Wie stark ist Dein Motor ? 60 KW ?

Bei 30% Wirkungsgrad brauchst Du eine Tauscherleistung von 140 KW.

Welches Delta T benötigst Du im Tauscher ?

Daraus kann man dann den Massenstrom des Kühlwassers berechnen und Leitungenb und Pumpen dimensionieren.

Ohne Erfahrungswerte kann das zum Abenteuer werden.

Ansonsten ausprobieren und hier berichten.

[rumpel]

Im maritimen Bereich sind meist Rohrbündelwärmetauscher verbaut . Die setzen sich durch die Bauart schon nicht so schnell zu .

Deshalb hab ich auch wieder nen originalen eingebaut .

[Ulu]

Hallo,
hatte ich im ersten Beitrag schon geschrieben, 86 kW Diesel, 43% Effizienz, 125 kW Wärmetauscher. Neben den Plattenwärmetauschern gibt es auch Rohrwärmetauscher aus Edelstahl im Heizungs- / Poolbau, ebenfalls günstiger.
Aus den jetzigen Beiträgen stellt sich mir eigentlich nur noch die Frage: reicht der Impeller eines Z Alpha one um eine genügende Menge Kaltwasser zu fördern ? Wobei, ohne Wärmetauscher reichts ja auch und größer als in einem Motor sollte der "innere Widerstand" eines Wärmetauschers auch nicht sein.
Im Moment reicht die Förderleistung des Impellers einem Benziner mit 140 PS und wesentlich geringerer Effizienz. Wenn ich mir den Klotz so ansehe wahrscheinlich unter 30%

Zitat von Konteradmiral

Wie stark ist Dein Motor ? 60 KW ?

Bei 30% Wirkungsgrad brauchst Du eine Tauscherleistung von 140 KW.

Welches Delta T benötigst Du im Tauscher ?

Daraus kann man dann den Massenstrom des Kühlwassers berechnen und Leitungenb und Pumpen dimensionieren.

Ohne Erfahrungswerte kann das zum Abenteuer werden.

Ansonsten ausprobieren und hier berichten.

Die Temperaturdifferenz liegt bei ca. 70 Grad (konstante Motortemperatur zu Freiwasser) oder was meinst Du mit Delta T ?

Haupsächlich wollte ich wissen ob ich mit meinen 125 kW daneben liege (scheint nicht so) und was einen "maritimen" Wärmetauscher ausmacht.

Mal sehen wie ich mich entscheide (ich bin da eher der experimentelle Typ aber natürlich nicht völlig ohne theoretische Erwägungen) und was mir an Teilen so über den Weg läuft. Bis zum Wärmetauschereinbau habe ich ja noch etwas Zeit.

edit: http://www.poolrelaxe.com/aid-1719-P...ostenfrei.html der sieht z.B. gut aus

Grüsse Ulu

[Libertad]

Der höhere Preis der "maritimen" Wärmetauscher wird z.T. auch durch die geringen Stückzahlen begründet sein. Denn nicht in jedem Boot ist ausreichend Platz im Motorraum, um ein Tseil von der Stange zu verwenden. Und im Regelfall werden hier die WT auch für Salzwasser ausgelegt, da bei kaum einem Boot von Anfang an feststeht, daß es nur Binnen betrieben wird.
Und WT mit gekühltem Auspuffkrümmer gibts im Schwimmbadbereich sowieso nicht.

[Ulu]

Zitat von Libertad

Und WT mit gekühltem Auspuffkrümmer gibts im Schwimmbadbereich sowieso nicht.

Ach nee, ich würde mich sogar in die Behauptung versteigern daß es überhaupt keine Wärmetauscher mit irgendwelchen Krümmern gibt.

Grüsse Ulu

[Ulu]

So, mein Plan jetzt, nach mehrstündigem Googeln in diversen Foren, Herstellerwebsites, Selbstbauanleitungen und vielem mehr:
-geschweißter Edelstahlröhrenwärmetauscher (aus dem Heizungsbau , ohne Krümmer) mit 150 kW
-Spülanschlüsse
-Seewasserfilter davor
Grüsse Ulu

[Libertad]

Zitat von Ulu

Ach nee, ich würde mich sogar in die Behauptung versteigern daß es überhaupt keine Wärmetauscher mit irgendwelchen Krümmern gibt.

Grüsse Ulu

Wer keine Ahnung hat, sollte die Schn... halten. Kannst gern zu mir kommen, ich zeige dir diverse unterschiedliche Wärmetauscher mit integriertem Auspuffkrümmer.

[goec2468]

Zitat von Ulu

Hallo,
hatte ich im ersten Beitrag schon geschrieben, 86 kW Diesel, 43% Effizienz, 125 kW Wärmetauscher. Neben den Plattenwärmetauschern gibt es auch Rohrwärmetauscher aus Edelstahl im Heizungs- / Poolbau, ebenfalls günstiger.
Aus den jetzigen Beiträgen stellt sich mir eigentlich nur noch die Frage: reicht der Impeller eines Z Alpha one um eine genügende Menge Kaltwasser zu fördern ? Wobei, ohne Wärmetauscher reichts ja auch und größer als in einem Motor sollte der "innere Widerstand" eines Wärmetauschers auch nicht sein.
Im Moment reicht die Förderleistung des Impellers einem Benziner mit 140 PS und wesentlich geringerer Effizienz. Wenn ich mir den Klotz so ansehe wahrscheinlich unter 30%



Die Temperaturdifferenz liegt bei ca. 70 Grad (konstante Motortemperatur zu Freiwasser) oder was meinst Du mit Delta T ?

Haupsächlich wollte ich wissen ob ich mit meinen 125 kW daneben liege (scheint nicht so) und was einen "maritimen" Wärmetauscher ausmacht.

Mal sehen wie ich mich entscheide (ich bin da eher der experimentelle Typ aber natürlich nicht völlig ohne theoretische Erwägungen) und was mir an Teilen so über den Weg läuft. Bis zum Wärmetauschereinbau habe ich ja noch etwas Zeit.

edit: http://www.poolrelaxe.com/aid-1719-P...ostenfrei.html der sieht z.B. gut aus

Grüsse Ulu

Hallo Ulu,

ich fürchte, Du machst hier mehrere Denkfehler:
1. Tauschertype
Bei den Tauschertypen im Bootsbereich handelt es sich durchweg um Rohrbündeltauscher. Die Durchmesser der Rohre sind dabei größer als der Durchmesser der Kühleinlassbohrungen im Alpha. Also kann auch nichts verstopfen (höchstens lamgsam zusetzen).
2. Wärmemenge
43% Wirkungsgrad erscheint mir bei Vollast zu optimistisch. Hier wüde ich mit 30% rechnen. Damit wäre die Abwärme etwa 200 KW.
Hiervon wird ein Teil über das Abgas abgeführt, die Strahlungswärme kann man vernachlassigen.
Beim Benziner wird fast die Hälfte der Abwärme über das Abgas abgegeben, beim Diesel ist es weniger (wieviel ??).
Aus Sichrheitsgründen würde ich von 150 KW abzuführender Kühlleistung ausgehen.
3. Sicherheitsfaktor und Alterungsfaktor
Die Oberfläche wird im Laufe der Zeit verschmutzen (Fouling) und der Wärmeübergang wird schlechter. Hierfür mußt Du einen Faktor berücksichtigen. Ebenfalls einen Sicherheitsfaktor solltest Du berücksichtigen.
Insgesamt würde ich mindestens einen Faktor 2 wählen. Zuviel Fläche schadet nicht, zuwenig ist fatal.
4. Temperaturdifferenz.
Wenn die Kühlwassertemperatur am Kühlereingang 85° beträgt und am Kühlerausgang 70° (Schätzung), sowie die Seewassertemperatur am Eingang 30° und am Ausgang 60° (Schätzung) und der Kühler im Gegenstromprinzip betrieben wird, dann beträgt die Temperaturdifferenz gemittelt (85-30 + 70-60)/2 = 32,5 °.
Das stimmt nicht ganz, ist aber als Näherung recht dicht an der Wahrheit.
5. Kühlermaterial
Die Bootstauscher sind auch nicht aus VA, verfügen aber über eine Opferanode.

Kurzum, ganz so einfach ist das Ganze leide nicht. Wie gesagt, lieber 100% zuviel Kühlerfläche als 10% zuwenig.

Gruß

Götz

[Ulu]

Zitat von Libertad

Wer keine Ahnung hat, sollte die Schn... halten. Kannst gern zu mir kommen, ich zeige dir diverse unterschiedliche Wärmetauscher mit integriertem Auspuffkrümmer.

Nochmal, ich rede nicht von einem wassergekühltem Auspuffkrümmer (ist sicherlich auch ein Wärmetauscher ? heiße Auspuffgase geben ihre Temperatur an das umspühlende Wasser ab), sondern von dem Teil wo der innere Kühlkreislauf vom Motor seine Temperatur an den äußeren Kühlkreislauf mit dem Umgebungswasser abgibt. Sollte es die beiden Sachen als eine Einheit geben, lasse ich mich gerne eines besseren belehren (Bilder ?, 500 km sind mir zu weit)


@ goec2468 Danke für die ausführliche Erläuterung. Vieleicht sehe ich mich dann doch mal nach einem maritimen um. Bis jetzt hatte ich nur komplette Umrüstsätze mit einem Haufen Teilen die ich nicht benötige gesehen. Bleibt immer noch die Frage der Auslegung da ich keinen 0815-Bootsmotor verbaue. Aber bei 150 kW Röhrenbündeltauscher war ich doch auch schon und der Wirkungsgrad 43% stimmt zumindestens lt. Hersteller.

Grüsse Ulu

[Libertad]

Bitte sehr!
Sowas in der Art findest du fast in jedem Verdränger mit Diesel und 2-Kreiskühlung. Die Kühlflüssigkeit kühlt Krümmer und Motor und umspült das Rohrbündel, das wiederum vom Außenbordswasser durchflossen wird

[Ulu]

Zitat von Libertad

Bitte sehr!
Sowas in der Art findest du fast in jedem Verdränger mit Diesel und 2-Kreiskühlung. Die Kühlflüssigkeit kühlt Krümmer und Motor und umspült das Rohrbündel, das wiederum vom Außenbordswasser durchflossen wird

Das wird auch mein Prinzip: Krümmer im inneren Kreis aber eben seperater Wärmetauscher.

[ecco]

hi ulu,

wollte mal nachfragen, ob das projekt - so wie du es geplant hast - realisiert wurde. stehe nämlich vor dem selben problem - mein diesel ( om 601 / 72 ps ) braucht ne kühlung, wobei ich mir noch ne sicher bin, ob rohrbündel / taschen - oder kielkühlung, da es sich bei meinem projekt um einen stahlverdränger ( kasko ) handelt -- kann ich in alle richtungen gehn. der grobe plan is einen wt zu verbauen + einen wassergekühlter auspuffkrümmer und so wie ich das bisher aus der literatur + foren rausgelesen habe, ist ein geschlossenes kühlsystem ( 2 kreis ) + seperater wassergekühlter auspuffkrümmer das optimale.

grüsse aus berlin

andreas

[Libertad]

Hat beides seine Vor- und Nachteile.
Bei Kielkühlung hast du nur einen Kreislauf, den du mit Kühlflüssigkeit füllst und du hast keinen Ärger mit enwintern. Allerdings geht da schon eine menge Kühlflüssigkeit rein.
Den Auspuff kannst du trocken ausführen, brauchst dann aber eine sehr gute Wärmedämmung und eine Auspuffanlage aus Stahl. Kannst aber auch einen nassen Auspuff einbauen, aber dann brauchst du wieder eine separate Seewasserpumpe mit ihren Nachteilen wie beim Zweikreissystem.
Hier hast du halt einen Borddurchlass mit Ventil, einen Filter und halt ständig Außenbordswasser im System. Es muß dann auch sorgfältig eingewintert werden, um Frostschäden zu vermeiden. Eine Impellerpumpe ist anfälliger wie eine "normale" Kühlwasserpumpe und der Filter kann verstopfen.
Man sollte bei einer Entscheidung für ein System auch das befahrene Revier berücksichtigen - Sand, Blätter, treibgut.

[jannie]

Zitat von goec2468

Hallo Ulu,

ich fürchte, Du machst hier mehrere Denkfehler:
1. Tauschertype
Bei den Tauschertypen im Bootsbereich handelt es sich durchweg um Rohrbündeltauscher. Die Durchmesser der Rohre sind dabei größer als der Durchmesser der Kühleinlassbohrungen im Alpha. Also kann auch nichts verstopfen (höchstens lamgsam zusetzen).
2. Wärmemenge
43% Wirkungsgrad erscheint mir bei Vollast zu optimistisch. Hier wüde ich mit 30% rechnen. Damit wäre die Abwärme etwa 200 KW.
Hiervon wird ein Teil über das Abgas abgeführt, die Strahlungswärme kann man vernachlassigen.
Beim Benziner wird fast die Hälfte der Abwärme über das Abgas abgegeben, beim Diesel ist es weniger (wieviel ??).
Aus Sichrheitsgründen würde ich von 150 KW abzuführender Kühlleistung ausgehen.
3. Sicherheitsfaktor und Alterungsfaktor
Die Oberfläche wird im Laufe der Zeit verschmutzen (Fouling) und der Wärmeübergang wird schlechter. Hierfür mußt Du einen Faktor berücksichtigen. Ebenfalls einen Sicherheitsfaktor solltest Du berücksichtigen.
Insgesamt würde ich mindestens einen Faktor 2 wählen. Zuviel Fläche schadet nicht, zuwenig ist fatal.
4. Temperaturdifferenz.
Wenn die Kühlwassertemperatur am Kühlereingang 85° beträgt und am Kühlerausgang 70° (Schätzung), sowie die Seewassertemperatur am Eingang 30° und am Ausgang 60° (Schätzung) und der Kühler im Gegenstromprinzip betrieben wird, dann beträgt die Temperaturdifferenz gemittelt (85-30 + 70-60)/2 = 32,5 °.
Das stimmt nicht ganz, ist aber als Näherung recht dicht an der Wahrheit.
5. Kühlermaterial
Die Bootstauscher sind auch nicht aus VA, verfügen aber über eine Opferanode.

Kurzum, ganz so einfach ist das Ganze leide nicht. Wie gesagt, lieber 100% zuviel Kühlerfläche als 10% zuwenig.

Gruß

Götz

Moin,
so isses! Hier ein Beitrag mit einer Grafik und dem link zu etwas mehr Hintergrund: http://www.boote-forum.de/showpost.p...7&postcount=64
gruesse
Hanse

[ecco]

hi hanse,

hab mir gerade noch mal den fred durchgelesen, falls ich mich für einen rohrbündel wt entscheide, müsste dann also ( bei 50 kw motorleistung ) ein 75 - 80 kw wärmetauscher ausreichen ( motorleistung * 3 / 2 )?
fertigteil aus dem sanitärbereich ( edelstahl ) kaufen oder aus cu rohr selber basteln ? einsatzgebiet boot: 90 % süßwasser eventuell mal brackwasser .

grüße aus berlin

andreas

[jannie]

Moin,
Du solltest noch die mögliche Verschmutzung des WT berücksichtigen und auch bei abfallender Wassermenge (impellerprobleme) noch klarkommen. Ich würde da einen 120 kw WT nehmen. Das wird nur unwesentlich teurer, als der 80 kw WT und bietet auch unter ungünstigen Umständen noch Sicherheit. Selber bauen nur bei etwas Erfahrung mit dem Einlöten der Rohrböden.
gruesse
Hanse

[ecco]

hi,

also, ich denke, ich versuch mich mal an einem rohrbündeltauscher, kielrohre find ick optisch ( ja, ich weiss, wenn das boot im wasser liegt - sieht man die net mehr / aber ich weiss, dass sie da sind ) net so toll. das prinzip der taschkühlung ( platz wäre genug ) is mir noch net so ganz schlüssig. rohrbündel hat im moment den vorteil, dass ich den motor, ausserhalb des bootes, ausgiebig testen kann -> bevor ich ihn einbaue. ich glaube, ich habe mir alles, was es zu diesem thema im forum gibt, durchgelesen.

1. für einen 72 ps diesel braucht man einen 85kw wärmetauscher + 25 kw reserve
2. tauscherfläche sollte bei 110 kw so ca. 1,1 m² betragen
3. sollte zu öffnen sein, um ihn mal zu säubern
4. innenkern aus cu -> beste wärmeübertragung

so, wenn ich jetzt mal von 10mm röhrchen, die 70 cm lang sind, ausgehe, dann brauche ich ca. 50 röhrchen. das wären dann : mantelfläche = umfang * höhe / x = 2pi0,005m * 35m, damit hätte ich dann meine mantelfläche von ca 1,1 m².
wenn ich dann die grundfläche der röhrchen zusammenrechne, komme ich auf ( grundfläche = pi* radius² ) auf 0,78 cm² pro röhrchen mal 50 röhrchen, wäre dann eine grundfläche von 39 cm² ( entspricht ca. einem durchmesser von 8 cm ) -> das bedeutet, meine rohrbündel wäre dann ungefähr 15 cm im durchmesser ( 8 cm für die röhrchen + 7 cm zwischenraum zum löten ) und 70 cm lang.
is das so richtig oder is da irgendwo ein denkfehler? is der zu gross oder zu klein konzepiert?

grüsse aus berlin

andreas

[Libertad]

Die von dir genannten Maße entsprechen grob meinem Rohrbündel, das an einem Diesel mit nominell 80 kW hängt - wurde so vom Marinisierer vorgesehen. Über die Leistungsfähigkeit kann ich wenig sagen, da ich die Maschine höchst selten, und dann nur für wenige Minuten auf Vollast bringe. Zerlegbarkeit zum Reinigen ist sehr sinnvoll. Achte aber darauf, daß der Ausbau im Boot einfach möglich ist.