Ваш підхід не є незвичайним, гальма двигуна для вимірювання потужності зазвичай використовують такий метод, але вони використовують набагато більші бочки з водою. Щоб відповісти на запитання:
"Чи можу я просто заповнити ванну з водою, і розділити вихідний вихлоп на 4/5 труб, взяти їх через бак води?"
Відповідь: Так, ви можете, але теплообмін між водою і відпрацьованим газом не відомий, тому ви не знаєте діаметра або довжини труби, необхідної для бажаного падіння температури. Відомо лише, що охолодження погіршується, коли різниця в температурі між водою / відпрацьованим газом знижується. Це відбувається, коли вода нагрівається після того, як ви пройшли тестування. Використання більшої кількості труб дає краще охолодження.
Яка кількість води, яка була б необхідна для установки, щоб дати можливість зменшити кількість тепла протягом ~ години?
A: Це сильно залежить від ефективності труб щодо теплообміну. Чим більше труб краще, тим більше поверхня краще (більші або складені труби), тоньше товщина стінок краще, матеріали з меншою теплостійкістю краще (як мідь, так і алюміній).
Яку геометрію я повинен будувати, щоб не мати великого зворотного тиску на потік газу.
В: Я б запропонував охолоджуючу спіраль у вашій бочці, що дасть найменший опір потоку газу. Різкі повороти в трубопроводах погіршують ситуацію.
Що, напевно, буде найкращим матеріалом для будівництва цих труб?
Відповідь: Мідь є відмінним теплообмінником і все ще є приємним. Алюміній також хороший в цьому, і навіть менш дорогий. Ви можете придбати ті пом'яті, тонкостінні алюмінієві труби для кондиціонерів та ін. Я б рекомендував їх діаметром 50 мм / 2 дюйма:
Ви просто хочете створити якомога більше поверхні, наскільки тонкі, щоб зменшити загальну теплостійкість. Зім'яті труби створюють більше поверхні, додаючи більше труб, додає більше поверхні. Чим більше зім'яті, тим краще. Це так само, як повітряні фільтри. Деформація труб додає трохи опору газовому потоку, але ви його не помітите.
Який найкращий напрямок / посилання / конструкції для вивчення таких конструкцій, як водяна / нециркуляційні теплообмінники?
В: Я б не знав, але, на мою думку, у вас є достатньо інформації, щоб продовжити.
Можливо, подивіться на instructables.com для натхнення, якщо ви застрягли.
Необхідна кількість води буде залежати від потоку повітря з вихлопу.
Припускаючи, що 2-літровий чотиритактний двигун обертається на WOT на 4000 об / хв і 90% об'ємної ефективності, ви отримаєте вхідний отвір об'ємний потік повітря:
$ Об'ємний потік = 2 * (1/2) * (4000/60) * 0.9 = 0.06 м3 / с $ або близько 127CFM.
Температура навколишнього середовища становить 23 градуси. Повітря при цій температурі має щільність близько 1,185 кг / м3 при 1 бар. Припускаючи абсолютний тиск в 1 бар при WOT, що переводиться в масовий повітряний потік:
$ Massflow = 1.185 * 0.06 = 0.0711kg / s $
Повітря має теплоємність 287 Дж / кг, тому кожен градус падіння температури на кілограм дає 287 Дж. Теплової енергії. Ми не маємо справи з сухим повітрям, але з вихлопним газом, який також містить близько 1/15 частини палива, що має різні властивості. Отже, візьмемо 300J / кгК для певної теплоти, щоб компенсувати це.
Таким чином, падіння температури на 90 градусів С (150-60) над нашим масовим потоком дає можливість охолодження:
$ P = dT * c * m = 90 * 300 * 0.0711 = 1920W $
Це майже точно така потужність, як і у середнього водоліку. Можна собі уявити, як швидко нагріється вода. Ми можемо розрахувати це. Вода має питому теплоємність близько 4200 Дж / кгК. Отже, скажімо, у вашій барельці міститься 20Litre (таким чином ~ 20кг) води, тоді наша потужність 1920Watts нагріватиме воду
$ dt / s = 1920 / (4200 * 20) = 0,023 К / с $ або приблизно 1 градус кожні 44 секунди.
Навколишнє повітря також охолоджує стовбур у свою чергу, але давайте ігноруємо це заради простоти тут.
Це означає, що 20 л води закипить за 56 хвилин, оскільки охолодження буде постійним. Але це не буде, воно буде охолоджуватися все менше і менше тепліше.
І якщо ви хочете температуру вихлопних газів 60 градусів, ви, очевидно, повинні підтримувати температуру води (багато) нижче. Скажімо, він не може піднятися вище 45 градусів. Це означає, що вода може піднятися на 22 градуси вище навколишнього середовища, що дає нам 16 хвилин охолодження, перш ніж досягнемо температури води 45 градусів.
NB: це розрахунок, який приймає a багато припущень , і ваш пробіг буде змінюватися дико, якщо умови роботи двигуна відрізняються від того, що я припускав. Заповніть власні властивості двигуна, щоб отримати уявлення про ситуацію.
Моя порада: створити певну маржу, я б рекомендував знайти старе 200-літрове барель нафти і використовувати 5-мм алюмінієві шланги розміром близько 3 метрів, як показано на малюнку. Створіть невеликий відстань між шлангами для протікання води між ними, щоб максимально підвищити ефективність охолодження. Створіть спіраль шлангів у стовбурі, щоб мінімум обмеження повітря. Спостерігайте за температурою води в стовбурі, щоб отримати уявлення про те, наскільки швидко вона підніметься до рівня, який більше не охолоне. Переважно роблять повітряний потік вгору по спіралі. Робота з термосифоном дозволить забезпечити циркуляцію води в стовбурі для максимальної ефективності охолодження. Ви можете змінювати довжину шланга для підтримки виходу повітря на 60 градусів під час підвищення температури води.
