Fehlermöglichkeiten bei der Auswertung thermodynamischer Messungen an Wärmeaustauschern der Pkw- Klimatisierung

Transkript

1 Fehlermöglichkeiten bei der Auswertung thermodynamischer Messungen an Wärmeaustauschern der Pkw- Klimatisierung

2 Fehlermöglichkeiten bei der Auswertung thermodynamischer Messungen an Wärmeaustauschern der Pkw- Klimatisierung Inhalt Massenstrom Heizungswärmeaustauscher Verdampfer

3 Fehlermöglichkeiten bei der Auswertung thermodynamischer Messungen an Wärmeaustauschern der Pkw- Klimatisierung Massenstrom uftdruck, uftdichte, Wassergehalt der uft Auswertung der uftmassenströme

4 Massenstrom uftdruck Über Grund GND Über Normal Null NN Beispiel: 1007,8 hpa uftdruckangabe im Donaukurier vom Gemessen wurden in 384 m Höhe jedoch 964 hpa.

5 Massenstrom Barometrische Höhenformel Isotherme Schichtung p p 0 e g R T 0 z p 0 e z 8430 z g R T 0 p 0 Höhe [m] Erdbeschleunigung Gaskonstante der uft Absolute Temperatur Druck über NN

6 uftdichte und Wassergehalt uftdichte, feucht Wassergehalt der uft Massenstrom T p R x R x W ρ W m m x ϕ ϕ S S p p p x 622 0, 0,622 W R R

7 Massenstrom Auswertung der uftmassenströme Messung mit einem Quantometer m & V& ρ A w ρ Messung mit einer Blende nach EN ISO :1995 m& ( Re) 2 p A f ρ Re w D ν m& A f ( m& ) 2 ρ p 0

8 Fehlermöglichkeiten bei der Auswertung thermodynamischer Messungen an Wärmeaustauschern der Pkw- Klimatisierung Heizungswärmeaustauscher Spezifische Wärmekapazität einer Kühlflüssigkeit Wahre und mittlere spezifische Wärmekapazität Auswertung eines Kühlmittelwärmestroms

9 Heizungswärmeaustauscher Spezifische Wärmekapazität einer Kühlflüssigkeit Spezifische Wärmekapazität in kj/kg K 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,4 3, Temperatur in C BASF, G48, 1994 Tyfocor, 1991 SF-D12, 1998 BASF, Heft 46673

10 Heizungswärmeaustauscher Wahre und mittlere spezifische Wärmekapazität der Kühlflüssigkeit Wahre spezifische Wärmekapazität c f ( ) Mittlere spezifische Wärmekapazität c m 1 c 0 0 [ c] c( ) d 0

11 Heizungswärmeaustauscher Auswertung eines Kühlmittel- Wärmestroms Wahre spezifische Wärmekapazität: Integration ( ) d Q& 2 m& Fluid c 1 Mittlere spezifische Wärmekapazität: Systemgrenzen Q & ( c c ) m& Fluid m, 2 2 m,1 1

12 Fehlermöglichkeiten bei der Auswertung thermodynamischer Messungen an Wärmeaustauschern der Pkw- Klimatisierung Verdampfer Trockener uftmassenstrom und Kondensatstrom Auswertung einer Verdampferleistung Analyse einer Verdampferleistung

13 Verdampfer Trockener uftmassenstrom und Kondensatstrom Gesamter uftmassenstrom m& W m& m& + m& W x m& Trockener uftmassenstrom m& m& 1 + x Kondensatmassenstrom m & x & Kondensat m

14 Verdampfer Auswertung einer Verdampferleistung Feuchte uft (Mollier-h,x-Diagramm) H & m& h x h1 + h + x h + x ( r + c ) 1+ x W p 0 0 D 0 c Kondensat- und sensibler Wärmestrom H & + m& Kondensat r0 H Sensibel Kältemittelkreis (log-p,h-diagramm) H & m& Kältemittel h & Verdampfer m& K m& gemessen m& Öl

15 Verdampfer Analyse einer Verdampferleistung Gesamte eistung: 7,3 kw Gemessener Kondensatstrom: 4,72 kg/h Berechneter Kondensatstrom: 4,64 kg/h Differenz: 1,7 % Ursache der Differenz: Abluftseitig wurde eine Nasstemperatur gemessen (100 % r.f.)

16 Zusammenfassung Tipps Es lohnt sich, die eigenen Prüfstände zu kennen und dazugehörige Auswertmethoden zu analysieren. Mit einer FMEA (Fehler Möglichkeit Einfluss Analyse) kann die Qualität der Auswertungen nachhaltig unterstützt werden.

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

18 Heizungswärmetauscher Zusammenhang zwischen wahrer und mittlerer spezifischer Wärmekapazität Um die Temperatur der Kühlflüssigkeit von 1 auf 2 zu erhöhen, ist folgender Wärmestrom erforderlich: 2 Q m& Fluid c( ) d Q& m& Fluid c d 1 Mit der mittleren spezifischen Wärmekapazität 2 1 & ( ) c ( ) d 0 0 c 1 m c c 0 0 wird Q & ( ) d ( c c ) m& Fluid m, 2 2 m,1 1

19 Heizungswärmetauscher Experimentelle Bestimmung der mittleren spezifischen Wärmekapazität Der Kühlflüssigkeit wird ab einer Ausgangstemperatur von 0 C bis zu einer bestimmten Endtemperatur eine definierte Wärmemenge zugeführt. ( C) Qzu m cm 0 Dann ist die mittlere spezifische Wärmekapazität c 1 Qzu 1 c( ) d c 0 0 C m 0 C m 0

20 Heizungswärmetauscher Ansätze für die Auswertung der Wärmeströme Wahre spezifische Wärmekapazität c a + b b h a Fluid 2 ( ) ( ) Q& m& h Mittlere spezifische Wärmekapazität c a m + bm h ( ) ( ) a m b 1 2 m 1 2

21 Verdampfer Spezifische Enthalpie der feuchten uft Enthalpie H m h + m W h W Enthalpie bezogen auf 1 kg trockene uft h 1+ x H m h + x h W