Залежно від конструкції та розміру системи та аеродинаміки транспортного засобу, можна використовувати інтеркулер лише для зниження температури вхідного повітря на цілих 160 ° F до входу в камеру пленуму. Це означає, що просто підвищення потужності двигуна за рахунок підвищення тиску пригнічення не є можливим, оскільки це означатиме перевищення порогу стуку.
Це де рішення дивізії BMW M приходить в: якщо вода впорскується в тонкій розпорошеного туману в камеру впускання камери, можна знизити температуру всмоктуваного повітря з допомогою додаткового 80 ° F .
Припустимо, що двигун M4 в середньому складає 1500 об / хв під час регулярної роботи.
Витрата повітря, що потрапляє в двигун при цій швидкості, становить:
= 2979 cc * 1500 RPM / 2 # divide by 2 because four-stroke
= 2,234,250 cc / min
= 37 liters / second
= 0.037 m3/s
Двічі турбо розвиваються на 18,1 фунт / кв.дюйм при максимальному збільшенні , тому давайте вгадаємо, що в середньому збільшується 4-5 фунт / кв.дюйм.
Absolute pressure at intake valve = 14.7 + 4 = 18.7 psi
Припускаючи пристойну температуру повітря на вході
Air density at 18.7 psi, 50 °C = 1.39 kg/m3
(На щастя для нас, це установка прямого введення, тому термодинамічні властивості WolframAlpha для повітря корисні)
Збираючи два і два разом, середній масовий витрата повітря (@ 100% об'ємний ККД) становить:
Mass air flow rate = 1.39 kg/m3 * 0.037 m3/s
= 0.0514 kg/s
(Це не ставить питання: яку розумну об'ємну ефективність тут можна припустити? Детальніше про це пізніше)
Скільки енергії за цих умов робить температура зміни повітря?
Мабуть, 719,5 Дж / (кг-К) .
А скільки енергії потрібно для перетворення води в пару?
Прихована теплота випаровування води = 2230 000 Дж / кг
Це епічна кількість енергії. Він гномить питому теплоту води, яка становить 4200 Дж / (кг- ° С).
Отже, яка середня витрата води потрібна?
@ 100% VE, енергія в секунду, необхідна для зміни температури повітря на 44 ° C, становить:
= m • Cv • ( T1 - T2 )
= 0.0514 • 719.5 • 44
= 1630 J
Це не означає багато води:
Потрібна витрата води в секунду:
= Energy ÷ ( latent heat of vaporization )
= 1630 J / 2,230,000 J/kg
= 0.00073 kg
= 0.73 g
Іншими словами, приблизно 44 куб / хв при 100% VE .
Якщо VE в реальному світі становить 20%, що можна очікувати при частковому натисканні, цей показник падає приблизно до 9 куб. / Хв .
На відповідь анонімного2 ємність з водою становить 5000 куб
Тож при 9 куб. / Хв резервуар для води повинен тривати близько 9,25 години .
Якщо середня швидкість автомобіля при 1500 об / хв становить приблизно 45 миль / год, танк повинен тривати близько 40 годин .
Розбіжність в 4 рази могла бути зведена до одного з багатьох зроблених припущень. Принаймні обчислене значення знаходиться у правій точці.
Мінімальна кількість води, необхідна для отримання розумного вторинного струму ...
було б таким, в якому пара займає переміщення циліндра:
Steam required = displacement * RPM / 3 # once per three crank revs
= 2979 cc * 1500 RPM / 3
= 1,489,500 cc / min
Це приблизно 1500 л / хв, або 0,25 м3 / с
Скільки потрібно води для цього?
Залежить від температури головки циліндрів, але якщо вважати 0,8 бар і 350 ° F, коефіцієнт розширення становить приблизно 2600: 1 .
Отже, необхідний загальний витрата води:
= 1,489,500 cc / min ÷ 2600
= 572 cc / min
