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Verdampferanlagen – elektrische Zuheizung beim Kaltstart
Hallo,
vor einiger Zeit gab es hier mal ein Thema, in dem auch kurz diskutiert wurde, ob eine elektrische Zuheizung beim Kaltstart von Verdampferanlagen Sinn machen könnte, um die Umschaltzeit zu verkürzen, ohne extra Treibstoff für eine Standheizung oder eine nahe Steckdose für netzgebundene Vorheizung zu benötigen.
Auch ist zu überlegen, ob die Winterprobleme (absterben beim Umschalten etc.) hiermit zu beheben wären.
Da damals kein eindeutiges Ergebnis herauskam habe ich mal etwas herumgerechnet.
Im Hinblick auf die maximale Leistungsaufnahme nehme ich analog zur Heckscheibenheizung 100W an, dass müsste bis zum Umschalten zu verkraften sein.
Verdampfermasse, von 2-3kg als Wert schon gesehen, sagen wir mal 2,5kg Aludruckguss
Um ein Gefühl für die Werte zu bekommen, vorweg:
Bei 8l LPG-Verbrauch (ich nehme, weil am ungünstigsten 100%Propan) also ca. 4,24kg wird eine Kühlleistung durch die Verdampfung von ca. 0,5kW =500W erzeugt.
Gleichzeitig erzeugt der Motor bei diesem Betrieb ca. 40kW Abwärme – deswegen verfügen Verdampferanlagen i.d.R. Über keine elektrische Erwärmung...
Ein paar Werte die wir noch brauchen werden:
Spezifische Wärmekapazität von:
Aluminium: 0,9kJ/kg*K = 0,25 Wh/ kg*K
Propan: 2,43kJ/kg*K = 0,67 Wh/ kg*K
Außentemperatur 0°C - Alle Teile des Fahrzeugs sind ausgekühlt.
Umschaltzeit ca. 3min – Dies ist die Dauer in der die elektrische Vorerwärmung eingesetzt werden soll.
Vorab, die Erwärmung durch den Motor wird nicht berücksichtigt, weil ich dazu keine Daten habe.
Erwärmung des Verdampfers:
100Wh/0,25 Wh/ kg*K =400kg*K bei 2,5kg Alu in 3min = Erwärmung auf 8°C
Unabhängig vom Kühlwasser, die 8°C sind also als zusätzliche Erwärmung zu verstehen.
Die Probleme beim Umschalten in winterlichen Temperaturen haben aber wohl eher eine andere Ursache. Auch das Gas ist wesentlich kühler als im Sommer. Diese Temperaturdifferenz bleibt erhalten wenn der Verdampfer sich einschaltet und seine Arbeit beginnt. Deshalb sind 35° Umschalttemperatur im Winter anders zu werten als im Sommer.
Gedankenspiel: Verbrauch/min.
ie sehr ließe sich bei angenommenen 8l Verbrauch/h die durchströmende Flüssiggasmenge erwärmen? 8l/h = 133ml/min = 71g Propan
100Wh/0,67 Wh/ kg*K=149kg*K bei 71g und 1min = seeeehhhhr theoretische 35°C
(ich weiß nicht ob ich ein 100W Heizgerät an meine Kupferleitungen basteln würde :D)
Fazit:
Ich halte eine leichte Verkürzung der Umschaltung mit Bordmitteln für möglich. Die Kupferleitungen zu beheizen wäre zwar auch effektiv, aber was der Tüv dazu sagt... ein Heizelement an der Rückseite des Verdampfers wäre aber schon eine Möglichkeit.
Heizfolien gibt es aber nur bis ca. 25W in der notwendigen Größe. Andere Variante wäre ein Peltier-Element 5x5x0,5cm und mit bis zu über 100W Heizleistung.
Tja jemand mit handwerklichem Geschick hier und Bastelwut? Ich bin leider eher weniger geschickt. Irgendwelche Fehler oder falschen Ansätze gefunden? (Abgesehen von der idealen Wärmeübertragung, fehlenden Strahlungsverlusten usw... ;) )
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7 Antworten
Guten Morgen (für mich Abend...)
entschuldige meinen unproduktiven Einwand, aber: Ob sich das finanziell rentiert? Ansonsten, schöne Rechnung und Denkarbeit :)
Na gut, vielleicht doch noch ein konstruktiver Gedanke: Der Motor läuft ja im kalten Zustand in einem besonderen Programm (fett etc). Könnte es vielleicht sein, dass die Gasanlage dann im Vergleich zum normalen Benzin probleme bereiten würde, wenn man gleich mit kalten Motor auf Gas fährt? Ich denke da so an ein nicht zündfähiges Gemisch o.ä.
Oder ist es garnicht dein Ziel, den Motor schon früher mit Gas fahren zu lassen, sondern nur die ersten Minuten, unter denen der Motor auf Gas solala fährt, zu "verschönern"?
So far, Gute Nacht, Gruß Sven
Zitat:
Original geschrieben von nordpol-camper
Guten Morgen (für mich Abend...)
entschuldige meinen unproduktiven Einwand, aber: Ob sich das finanziell rentiert? Ansonsten, schöne Rechnung und Denkarbeit :)
Na gut, vielleicht doch noch ein konstruktiver Gedanke: Der Motor läuft ja im kalten Zustand in einem besonderen Programm (fett etc). Könnte es vielleicht sein, dass die Gasanlage dann im Vergleich zum normalen Benzin probleme bereiten würde, wenn man gleich mit kalten Motor auf Gas fährt? Ich denke da so an ein nicht zündfähiges Gemisch o.ä.
Oder ist es garnicht dein Ziel, den Motor schon früher mit Gas fahren zu lassen, sondern nur die ersten Minuten, unter denen der Motor auf Gas solala fährt, zu "verschönern"?
So far, Gute Nacht, Gruß Sven
Hi Sven!
Das Ziel sollte optimalerweise beides sein, es gibt ja Fahrer die schon bei 25°C Umschalttemperatur wenn auch nur sehr vorsichtig fahren können, bei denen könnte es dann etwas flotter zugehen. Finanziell könnte sowas für 100Euro zu realisieren sein (Im Eigenbau). Peltier-Element gibt’s bei Conrad für ca. 40 Euro.
Ob es sich lohnt ist nur im Einzelfall zu bewerten. Im Kurzstreckenverkehr sicherlich eher, da machen 200m früher über Jahre schon was aus. Aber es wäre erstmal zu prüfen, ob es wirklich funktioniert.
Ich halte die Annahme des Verbrauchs von 8l (Gas!) auf 100km für etwas blauäugig. Auch bei kleineren Fahrzeugen muß man im kalten Zustand eher von 16l oder mehr ausgehen.
Das minimiert natürlich die Nutzwärme, genauso wie die unbeachtete Konvektionswärme und den alles andere als idealen Wärmeübergang vom Heizelement zum Verdampfer/Gas. Dazu ist doch das Problem daß der Verdampfer bei zu niedriger Temperatur einfriert und es deswegen zu ruckeln im Motorlauf kommen kann. Also muß die Zusatzheizung ja auch den Verdampfer samt kaltem Kühlwasser mitheizen. Und dafür sollte man eher eine 1000W Heizung einplanen.
Und besonders im Kurztreckenverkehr im Winter ist ein Zusatzverbraucher von 100W eventuell schon tödlich für die Batterie. Also gleich mal eine größere Batterie und Lichtmaschine mit einplanen... ;)
Tach,
Mal so ne Frage.
Hast du die Heizung beim Kaltstarten an?
Die zieht viel wärme aus dem Kühlwasser, auch wenn es zum heizen nicht reicht. Bei mir ist es ein großer Unterschied ob mit Heizung an oder aus.
Wenn die Heizung aus ist schalten unsere Gasfahrzeuge bei 800m um, wenn se an ist wesentlich länger. Hab aber nicht nachgemessen wie lang die Strecke war, aber mindestens das doppelte.
Gruß
Malfe
Also die 100W für die Minuten beim Starten sollten auch ohne wechsel der Stromversorgung möglich sein - sonst hätten sich unsere Freunde mit Flüssigeinspritzung sicherlich gemeldet, die haben nämlich dauerhaft einen 108W Verbraucher am laufen, der sich überhaupt nicht abschaltet - ihre Hochdruckpumpe ;)
Ich geb dir schon recht, wenn auch mit Einschränkungen, klar sind Konvektionsverluste vorhanden, aber der Wärmewiderstand von Alu ist um ca. 40% geringer als der von Luft, ich halte die Strahlungsverluste wichtiger.
Der Wärmeübergang vom Heizelement auf den Verdampfer, da hast du recht, der Verdampfer sollte schon eine ebene Fläche hierfür haben. Den Wärmeübergang könnte man mit Silberpaste für CPU-Kühler optimieren. Zusätzlich müsste man ein Adapterstück fertigen lassen um eine ebene Fläche herzustellen.
Zu den 16l und 1000Watt elektrische Heizung, das wäre eine richtig ungünstige Größe- damit wären immer noch keine Spitzen abgedeckt, aber für den Dauerbetrieb ist sie schon wieder zu groß und frisst Energie, die einfacher aus der Kühlkreislauf gezogen werden kann, aber darum geht es ja auch nicht.
Vielmehr sollte die Zuheizung eben die Spitzen abdecken, die im Winterbetrieb zu Problemen führen. Ruckeln beim Gasgeben oder (möglicherweise) auch Leerlaufprobleme beim Kuppeln. Denn gerade im Leerlauf sinkt auch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers ab. Sprich es wird nicht mehr genügend Energie geliefert um ausreichend zu heizen. Zudem muss das Kühlwasser auch noch den Verdampfer erwärmen, da dieser auch noch kalt ist. Schön wäre natürlich die Umschaltstrecke zu reduzieren...
Aber ich gebe dir recht, einen rechnerischen Weg nachzuweisen, dass eine frühere Umschaltung möglich ist habe ich nicht! ;) Und ob es außer Arbeit und Bastelei was bringt kann ich auch nicht sagen.
Zum Finanziellen, was Sven schon angesprochen hat, hier liegt das Hauptproblem. Es darf eigentlich nichts kosten, habe das bei mir mal durchgerechnet. Wenn man mit 70Euro für Heizelement Kabel und Schalter hinkommen würde, so müsste sich bei mir die Startstrecke im Schnitt halbieren damit ich auf Null rauskomme. Da bleibt eigentlich nur ein Komfortgewinn. Meine Kiste säuft einfach zu wenig :D
PS: Wo sitzt eigentlich der Temperaturfühler im Verdampfer? Im Kühlwasser oder irgendwo im Gehäuse?
@Malfe,
Hi, meine Kiste steht im Augenblick beim Umrüster weil sie nicht anständig läuft.
Mir gings wirklich um den theoretischen Ansatz ;)
Aber du hast recht, Heizung aus hilft.
Nur so als Info, falls es jemanden interessiert:
Ich hätte 10 neue Peltier-Elemente -auch einzeln- abzugeben (Standard-Größe 4x4cm, 12V / 4A). Ich würde pro Element noch 8€ haben wollen. Wer alle 10 nimmt, kann sie für 50€ haben.
Der Temp.-Fühler sitzt bei der Prins-Anlage übrigens im Verdampfergehäuse.
Gruß!
Zitat:
Original geschrieben von Malfe
Tach,
Mal so ne Frage.
Hast du die Heizung beim Kaltstarten an?
Die zieht viel wärme aus dem Kühlwasser, auch wenn es zum heizen nicht reicht. Bei mir ist es ein großer Unterschied ob mit Heizung an oder aus.
Wenn die Heizung aus ist schalten unsere Gasfahrzeuge bei 800m um, wenn se an ist wesentlich länger. Hab aber nicht nachgemessen wie lang die Strecke war, aber mindestens das doppelte.
Gruß
Malfe
das kann ich bestätigen, vor allem wenn man eine Klimaautomatik hat, die dreht ja den Lüfter auf sobald das Wasser ca. 20 Grad hat(meine 32°C Umschalttemp. wird dann deutlich langsamer erreicht) ich fahr also lieber ca. 1km Landstraße ohne Heizung. Wenn dann die Umschaltung stattgefunden hat, genügt ein Druck auf die "Auto" Taste der Klimaanlage, das Dingen gibt Vollgas auf die Lüftung und es wird schön schnell warm.
Greetz Silvio