Potenziale zur Nutzung der Abgasenthalpie eines Ottomotors durch einen Stirlingprozess:
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| Language: | German |
| Published: |
Kaiserslautern
Technische Universität
[2016]
|
| Series: | VKM Schriftenreihe
Band 20 |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Als Manuskript gedruckt ; Zusammenfassung in deutscher und englischer Sprache |
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|---|---|
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT.............................................................................................................../
KURZFASSUNG.....................................................................................................III
ABSTRACT........................................................................................................V
INHALTSVERZEICHNIS...........................................................................................
IX
1
EINLEITUNG....................................................................................................
1
2 STAND DER
TECHNIK......................................................................................4
2.1 DIREKTE
ABGASWAERMENUTZUNG...................................................................................
4
2.1.1
THERMOMANAGEMENT...................................................................................................4
2.1.2
ABGASWAERMETAUSCHER..................................................................................................5
2.1.3
WAERMESPEICHERUNG.....................................................................................................
7
2.2 WANDLUNG DER
ABGASWAERMEENERGIE........................................................................9
2.2.1
ABGASTURBOLADER...........................................................................................................
9
2.2.2
TURBO-COMPOUND.......................................................................................................13
2.2.3 RANKINE
CYCLE.............................................................................................................14
2.2.4 THERMOELEKTRISCHE GENERATOREN
.............................................................................
21
2.3 ENTWICKLUNGSSTAND VON OTTOMOTOREN
...................................................................
24
2.3.1 VERGLEICHSPROZESS FUER
VERBRENNUNGSMOTOREN........................................................25
2
.
3
.
1.1 DER
GLEICHRAUMPROZESS............................................................................................25
2
.
3
.
1.2 EXERGIEVERLUSTE BEIM
OTTOMOTOR..............................................................................
26
2.4 GENERATOREN ZUR BORD NETZVERSORG UNG
..................................................................
28
2.5
STIRLINGMOTOREN.........................................................................................................29
2.6
DISKUSSION.......................................................................................
31
3 ZIEL DER
ARBEIT...........................................................................................35
4
LOESUNGSWEG.............................................................................................37
5 THEORETISCHE GRUNDLAGEN
......................................................................
39
5.1 DER
STIRLINGPROZESS..................................................................................................
39
5.2 WIRKUNGSGRAD DES
IDEALPROZESSES........................................................................44
5.3 ABWEICHUNGEN VOM
IDEALPROZESS..........................................................................45
INHALTSVERZEICHNIS
_____________________________________________________________
5.4 FUNKTION DES
REGENERATORS.....................................................................................50
5.4.1
TEMPERATURPROFIL.........................................................................................................
50
5.4.2 WAERMESPEICHER
REGENERATOR..................................................................................
51
5.4.3 REGENERATORVERLUST UND
-WIRKUNGSGRAD.................................................................
53
5.5
VERDICHTUNGSVERHAELTNIS...........................................................................................
54
5.6
ARBEITSGASE................................................................................................................57
6 AUSLEGUNG STIRLING
58
6.1 LEISTUNGSSTEIGERUNG UND
-REGELUNG.....................................................................59
6.1.1
AUFLADUNG.....................................................................................................................59
6.1.2
LEISTUNGSREGELUNG........................................................................................................60
7
SIMULATION.................................................................................................
63
7.1 SIMULATION DES
AUSLEGUNGSPUNKTES......................................................................
64
8 DER
STIRLINGMOTOR.....................................................................................
65
8.1 DER
KURBELTRIEB..........................................................................................................
65
8.1.1 DIE KOLBENGRUPPE
.................................
68
8.1.2 KURBELGEHAEUSE UND
DICHTUNGSKONZEPT....................................................................70
8.2 DIE
ZYLINDER................................................................................................................74
8.2.1 ZYLINDERGEHAEUSE UND
LAUFBUCHSEN.........................................................................75
8.3 DIE
GASSTRECKE..........................................................................................................
75
9
PRUEFSTANDSAUFBAU....................................................................................
79
9.1 KOMPONENTENPRUEFSTAND STIRLING
............................................................................
79
9.2 PRUEFSTANDSAUFBAU ZUR BASISVERMESSUNG
.............................................................
79
9.3 BEFEUERTER MOTORPRUEFSTAND MIT
STIRLINGMOTOR......................................................80
10 BASISVERMESSUNGEN
...........................................................................
83
10.1 MESSUNGEN OTTOMOTOR
ORIGINALKONFIGURATION......................................................83
10.2 EINFLUSS DES GENERATORS AUF DIE
C02-EMMISSIONEN.............................................85
10.3 MESSUNGEN OTTOMOTOR MIT STIRLING
WAERMETAUSCHER.............................................86
10.4 VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNGEN
OTTOMOTOR......................................................... 88
11 MESSUNGEN
STIRTINGMOTOR....................................................................97
11.1 SCHLEPPMESSUNG STIRLINGMOTOR
97
XI
INHALTSVERZEICHNIS
11.2 BEFEUERTE MESSUNGEN STIRLINGMOTOR
................
99
11.2.1 MESSREIHE KONSTANTLASTPUNKT VERBRENNUNGSMOTOR
.............................................
99
11.2.2 VERGLEICH DREHMOMENT GESCHLEPPT UND
ANGETRIEBEN........................................100
11.2.3 VERGLEICH T EMPERATUREN ABGAS / ENTHALPIESTROEME
............................................
103
11.2.4 VERGLEICH INDIZIERUNG
STIRLING.................................................................................
107
11.3 AUFBAU UND ABGLEICH DES
SIMULATIONSMODELLS..................................................112
11.4 SIMULATION DES
REFERENZPUNKTES.........................................................................115
11.5 MESSREIHE KONSTANT DREHZAHL
STIRLING.................................................................116
11.5.1 VERGLEICH DREHMOMENT GESCHLEPPT UND
ANGETRIEBEN........................................117
11.5.2 VERGLEICH TEMPERATUREN ABGAS / ENTHALPIESTROEME
.............................................
118
11.5.3 VERGLEICH INDIZIERUNG
STIRLING..................................................................................125
11.6 MESSREIHE VARIATION DES AUFLADEDRUCKS
.............................................................
126
11.6.1 VERGLEICH DREHMOMENT GESCHLEPPT UND
ANGETRIEBEN........................................126
11.6.2 VERGLEICH TEMPERATUREN ABGAS / ENTHALPIESTROEME
.............................................
131
11.6.3 VERGLEICH INDIZIERUNG
STIRLING..................................................................................135
11.7 ZUSAMMENFASSUNG DER MESSERGEBNISSE
...........................................................
142
12 SIMULATION VON
OPTIMIERUNGSPOTENZIALEN........................................144
12.1 OPTIMIERUNG DES WIRKUNGSGRADES DES ERHITZERS
...........
.
..................................
144
12.2 OPTIMIERUNG DES
TOTVOLUMENS.............................................................................
145
12.3 OPTIMIERUNG DES
STROEMUNGSWIDERSTANDES........................................................146
12.4 KOMBINATION DER
EINZELMASSNAHMEN...................................................................147
12.5 ZUSAMMENFASSUNG DER SIMULATIONSERGEBNISSE
...............................................
148
13 ZUSAMMENFASSUNG UND
AUSBLICK.....................................................150
14
ANHANG................................................................................................154
14.1 AUSLEGUNG
STIRLING.................................................................................................
154
14.2 VORAUSLEGUNG DER
WAERMEUEBERTRAGER...................................................................157
14.3 VORAUSLEGUNG REGENERATOR
..................................................................................
163
14.4 SCHMIDT-ANALYSE FUER
ALPHA-MASCHINEN....................................... 167
14.4.1 FUNKTION DER VOLUMINA
..................................................................................
168
14.4.2 EFFEKTIVE T
OTRAUMTEMPERATUR........................................................................
168
14.4.3 EFFEKTIVE
REGENERATOR-GASTEMPERATUR........................................................
169
14.4.4 DRUCK ALS FUNKTION DES KURBELWINKELS
.......................................................
173
14.4.5 ARBEIT UND
LEISTUNG.......................................................................................
177
14.4.6
EXTREMDRUECKE...................................................................................................178
14.4.7 SCHMIDT-ANALYSE FUER DEN
VERGLEICHSPUNKT.................................................179
14.5
REGENERATORBERECHNUNG........................................................................................
181
14.5.1 DER WIRKUNGSGRAD VON REKUPERATOREN
.......................................................
182
14.5.2 WIRKUNGSGRAD DES
REGENERATORS.................................................................185
14.5.3
WAERMEUEBERGANGSRECHNUNG...........................................................................
188
14.5.4 BETRACHTUNG
REGENERATORWIRKUNGSGRAD.....................................................
189
14.6 THERMODYNAMISCHE VERLUSTE UND
WIRKUNGSGRADE.............................................191
14.6.1
SHUTTLE-VERLUSTE...............................................................................................
192
14.6.2
WAERMESTROEME..................................................................................................193
14.7 LEISTUNGSSTEIGERUNG UND -
REGELUNG....................................................................194
14.7.1
AUFLADUNG........................................................................................................
194
14.7.2
LEISTUNGSREGELUNG.........................................................................................
196
VERZEICHNIS DER VERWENDETEN
FORMELZEICHEN.............................................198
BETREUTE WISSENSCHAFTLICHE
ARBEITEN..........................................................199
LITERATURVERZEICHNIS......................................................................................200
ABBILDUNGSVERZEICHNIS................................................................................210
TABELLENVERZEICHNIS......................................................................................213
LEBENSLAUF. 214
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