Berechnungen und Reflexionen an mit Wasser dotierten Traktoren.
Einleitung: Warum diese Reflexion?
Nach einer erfolglosen Erfahrung mit dem Überholen eines Traktors auf einem Prüfstand und dem Fehlen offensichtlicher Ergebnisse habe ich ein wenig über die Zahlen der Landwirte nachgedacht und sie auf der Website von Quanthomme veröffentlicht.
Tatsächlich ; Das Experiment, das ich mit einem Traktor MF188 von 1978 durchgeführt habe, der mit einem Perkins 4248-Motor ausgestattet war, zeigte keinen Unterschied in der Effizienz mit oder ohne Wassereinspritzung und dies für eine stabile und feste feste Last. Das heißt, mit oder ohne Wasserversorgung wurde die Ausbeute weder verbessert noch verschlechtert. Dies ist an sich ein erstaunlicher Punkt.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Bedingungen nicht ideal waren: Auf dem alten Prüfstand mangelte es zweifellos an Präzision, am Motor verschlissene (verbrauchendes Öl: 1 l / 4 h) Modifikationen und Messungen wurden hastig und oft unter durchgeführt der Regen (was sehr angenehm ist!)! Schließlich muss gesagt werden, dass der Motor gerade modifiziert wurde. Ich denke, dass dies angesichts einiger Anzeichen für eine Verbesserung im Laufe der Zeit wichtig sein kann.
Deshalb habe ich mich entschlossen, als guter Wissenschaftler, der offensichtlich skeptisch wurde, die Aussagen der Bauern zu betrachten, und Sie werden sehen, dass einige Zahlen erstaunliche Ähnlichkeiten aufweisen! Es ist kaum zu glauben, dass solche Zufälle von so unterschiedlichen Zahlen ausgehen! Das heißt, Berichte würden tendenziell bestätigen, dass diese Aussagen wahr sind. Es ist jedoch offensichtlich, dass nur eine Passage auf der Bank diese Zahlen bestätigen kann.
Die veröffentlichten Zahlen
Diese Reflexion basiert auf den folgenden Montagen:
1) 22-Baugruppe, Massey Fergusson-Traktor von 95 Cv: Klicken Sie hier
2) 23-Baugruppe, Massey Fergusson-Traktor von 60 Cv:Klicken Sie hier
3) 36 Baugruppe, Deutz D40 Traktor, 40 Cv:Klicken Sie hier
4) 42 Baugruppe, Deutz 4006 Traktor, 40 Cv:Klicken Sie hier
Dies sind die einzigen Montagen, die Verbrauchswerte (GO und Wasser) vor / nach der Änderung angeben.
Zahlen vor und nach der Änderung:
Verwertungen und Analysen
1) Geschätzte durchschnittliche Leistung des Traktors.
Dank des ursprünglichen Verbrauchs können wir die durchschnittliche Belastung des Motors berechnen. Dies ist möglich, wenn ein durchschnittlicher mechanischer Wirkungsgrad von 30% angenommen wird. Dann reicht es aus, den ursprünglichen Verbrauch mit 5 zu multiplizieren, da 30 l Kraftstoff bei einem Wirkungsgrad von 1% Energie von 5 PS liefert. Somit liefert ein Dieselmotor, der 20 l pro Stunde verbraucht, 20 * 5 = 100 PS.h. Die durchschnittliche Leistung dieses Motors beträgt daher ca. 100 PS.
Durchschnittliche Belastung dieser Traktoren:
Wir sehen bereits einen Überverbrauch auf dem Niveau des MF von 95 PS, aber dies kann durch eine verschlechterte ursprüngliche Leistung und / oder eine viel intensivere Nutzung des Motors erklärt werden (weil er diesen Landwirt besucht und seine Felder weit entfernt gesehen hat flach sein, die 2. Hypothese ist plausibel)
Die anderen Durchschnittslasten sind konsistenter: 50% Durchschnittslast.
2) Äquivalenz nach Änderung zwischen Wasser- und Kraftstoffverbrauch
Reduzierung von Wasserverbrauch und Verbrauch:
Wir berechnen die Verbrauchsreduzierung in% gegenüber dem ursprünglichen Verbrauch. Offensichtlich wird davon ausgegangen, dass die Arbeits- und Lastbedingungen identisch sind. Die beobachtete durchschnittliche Verbrauchsreduzierung beträgt 54%. Der Durchschnittsverbrauch wurde daher durch 2 geteilt, er ist enorm und nur ein Durchgang auf der Bank eines dieser Traktoren würde es ermöglichen, einen sehr niedrigen spezifischen Verbrauch wirklich anzuzeigen (oder nicht).
Nach der Änderung variiert das Verhältnis von Kraftstoffverbrauch zu Wasserverbrauch zwischen 1.43 und 2.5. Der Durchschnitt liegt bei 1.77. Mit anderen Worten ist der Wasserverbrauch 1.5- bis 2.5-mal geringer als der Dieselverbrauch.
3) Äquivalenz zwischen reduziertem Kraftstoffverbrauch und Wasserverbrauch
Reduzierung von Wasserverbrauch und Verbrauch:
Die erste Spalte wird wie folgt berechnet: (Reduzierung des GO-Verbrauchs) / (Wasserverbrauch) = (ursprünglicher GO-Verbrauch - GO-Verbrauch) / Wasserverbrauch.
Die 2. Spalte entspricht dem Wasserverbrauch geteilt durch den ursprünglichen GO-Verbrauch. Es ist eine Größe, die nichts Physisches darstellt, sondern welche
Die relative Stabilität dieser 2-Berichte ist ziemlich eklatant und beweist tendenziell, dass die von den Landwirten vorgebrachten Zahlen real sind. Ein Liter eingespritztes Wasser würde daher zu einer Reduzierung des Verbrauchs von 2 l Kraftstoff führen.
Darüber hinaus kann die Stabilität des Wasserverbrauchs / Originalverbrauchs recht einfach erklärt werden. Die Wärmeverluste eines Motors sind offensichtlich proportional zum Kraftstoffverbrauch, und da diese Verluste (30 bis 40% im Abgas) zum Verdampfen des Wassers verwendet werden, ist es logisch, dass die Wassermenge verdampft ist proportional zum ursprünglichen Verbrauch. Die Stabilität dieses Verhältnisses spiegelt auch einen konstanten „Wärmeaustauschkoeffizienten“ in den verschiedenen Verdampferanordnungen wider.
4) Fazit
In Ermangelung eines Prüfstands ist es unmöglich, auf unwiderlegbare Weise auf die von den Landwirten angekündigten Zahlen zu schließen. Die Stabilität bestimmter Berichte ist zwar sehr unterschiedlich, zeigt jedoch tendenziell, dass die vorgebrachten Werte real sind. Es ist jedoch sicher, dass eine größere Anzahl von Zeugnissen diese Analyse zuverlässiger machen würde.
Eine Tatsache, die diese Hypothese bestätigt, sind jedoch dieselben Werte, die wir bei unserer ZxTD-Baugruppe beobachtet haben: Ein Liter Wasserverbrauch führt zu einer Reduzierung des Verbrauchs von 2 l Kraftstoff.
Wir haben uns entschieden, die Werte des Zx nicht in die Vergleichstabellen aufzunehmen, da die Messmittel, die Last und sogar die Motorentechnologie (indirekte Einspritzung, Turbomotor usw.) so unterschiedlich sind, dass kein Vergleich möglich ist. wissenschaftlich akzeptabel… aber die äquivalente Reduzierung des Verbrauchs im Vergleich zum Wasserverbrauch ist jedoch dieselbe.
5) Anhang: Die Energie der Verdunstung von Wasser
Der Zweck dieses Anhangs besteht darin, die Verdunstungsenergie von Wasser zu bewerten und mit den Wärmeverlusten am Abgas zu vergleichen, um festzustellen, ob die Mengen konsistent sind.
Wir gehen davon aus, dass das Wasser, das den Bubbler speist, bei 20 ° C ankommt und bei 100 ° C verdampft (unter atmosphärischem Druck). Dies ist falsch, da es eine leichte Vertiefung im Bubbler gibt (0.8 bis 0.9 bar), das heißt, dass wir in diesem Fall eine Erhöhung der erforderlichen Energie erhalten.
Energie, die für die Verdampfung von 100 Litern Wasser bei 20 ° C anfangs bei XNUMX ° C benötigt wird:
Ev = 4.18 * X * (100-20) + 2250 * X = 334 * X + 2250 * X = 2584 * X.
Es ist daher notwendig, eine Energie von 2584 kJ pro Liter verdampftem Wasser bereitzustellen.
Die Abgasverluste machen etwa 40% der einem Motor zugeführten Wärmeenergie aus. (30% sind die nutzbare Energie und die anderen 30% im Kühlkreislauf und im "Zubehör": verschiedene Pumpen usw.)
Um die am Abgas verbrauchte Leistung zu erhalten, muss daher lediglich ein Korrekturkoeffizient auf die Nutzlast von 4/3 angewendet werden: Ein Motor mit einer Last von 10 Cv verbraucht 10 * 4/3 cv in thermischer Form am Auspuff ist 13.3 PS.
Ein Pferd = 740 W = 0.74 kW, während einer Stunde liefert dieses Pferd (ob thermisch oder mechanisch) eine Energie von 0.74 kWh.
Gold 1 kWh = 3 600 000 J = 3600 kJ
Oben haben wir berechnet, dass eine Energie von 2584 kJ benötigt wird, um 1 Liter Wasser zu verdampfen.
Ein (1) Thermopferd kann daher 0.74 * 3600/2584 = 1.03 l Wasser verdampfen. Um das Folgende zu vereinfachen, behalten wir den Wert 1 bei.
Ein (1) mechanisches Pferd liefert 4/3 = 1.33 thermische PS an das Abgas und kann daher 1.33 l Wasser unter der Bedingung verdampfen, dass natürlich 100% der (thermischen) Energie der Abgase zurückgewonnen werden.
Fazit: Der Wasserverbrauch ist im Vergleich zu den Wärmeverlusten von Traktoren mit einer Leistung von 40, 60 oder 95 PS lächerlich niedrig. Unter diesen Bedingungen ist es sogar erstaunlich, dass der Wasserverbrauch nicht höher ist, aber es muss gesagt werden, dass die Abmessungen und Formen der Sprudler sie nicht zu „perfekten“ Gas-Flüssigkeits-Austauschern machen… wir sind sogar weit davon entfernt. Daher wird nur ein geringer Anteil (<5%) der Abwärme für die Verdampfung der beobachteten Wassermengen zurückgewonnen ... Darüber hinaus erklärt diese "thermische Übermacht" am Abgas wahrscheinlich das Fehlen von Isolierung an den meisten (allen?) Baugruppen. Zur Information: 1) Ein Teil der in den Abgasen verlorenen Energie liegt in kinetischer Form vor. Es ist daher unmöglich, 100% der Verluste (thermisch + kinetisch) am Abgas wiederzugewinnen. 2) Bei einer idealen Heizung über einen Kessel würde es 0.74 kWh oder 0.74 / 10 = 0.074 l GO dauern, um 1 l Wasser unter den gleichen Bedingungen zu verdampfen. Das sind ungefähr 80 l für eine Tonne Dampf.
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