Ölkühler - Die Technik

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Veröffentlicht am Freitag, 30. November 2007 13:42

Geschrieben von gerd_

Am Beispiel eines Ölkühlers aus der "Steinzeit" der Formel III.
Wasserkühler und Ölkühler im KFZ- Bereich sind weitgehend baugleich. Wesentliche Unterschiede ergeben sich aus der Druckbelastung und aus der unterschiedlichen Aggressivität der Medien. Öl einige Bar, Wasser i.d.R. nur geringer Druck. Moderne Wasserkühler sind teilweise aus Kunststoff (Sammelkästen).

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Physikalisch sind Kühler dieser Bauart simple Wärmetauscher. Geometrisch hat jeder Kühler bestimmte Abmessungen (Breite Höhe Tiefe), die jedoch mit seiner Kühlleistung nur teilweise zu tun haben. (Bild 1)

Für die Kühlleistung entscheidend sind (etwas vereinfacht):

1. Das Vermögen des Trägermediums (hier: Öl) Wärme an das Kühlermaterial (hier AL) abzugeben.

1.1. Strömungsgeschwindigkeit, abhängig von der Ölpumpe und deren Antrieb.

1.2. überströmte Fläche, also im wesentlichen der Innenfläche der Stege. Die Seitenkästen sind (fast) uninteressant (Bild 2)

1.3. Wärmeübergangswert Öl>>AL. In der Praxis bei der Paarung Flüssigkeit / Metall kein entscheidendes Thema.

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2. Das Vermögen die übergebene Wärme zu transportieren

2.1. Wärmeleitfähigkeit von AL.

2.2. Übergänge Stege / Lamellen). Hier galt zumindest früher, dass verschweisste / gelötete Übergänge besser / langlebiger seien als gepresste. Meine eigenen Erfahrungen bestätigen das, wobei moderne gepresste KFZ Kühler (Wasser) weitaus häufiger durch Frostschäden, Unfälle oder Steinschlag verröcheln als durch konstruktionsbedingte Mängel.

3. Das Vermögen des Kühlermaterial (hier AL) Wärme an das Austauschmedium (hier: Luft) abzugeben.

3.1. Strömungsgeschwindigkeit, gegeben durch Fahrtempo, und Anströmung. Im Stand besteht die (geringe) Kühlleistung fast ausschliesslich durch (langwellige) Wärmeabstrahlung an der gesamten Kühleroberfläche.
Während der Fahrt kann diese Grösse zu Gunsten der Konvektion (Wärmetransport durch erwärmte Luftpartikel) fast vernachlässigt werden.

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3.2. überströmte Fläche. (Bild 3) Notwendig ist ein Mehrfaches wie beim Übergang Öl>> AL, da der Wärmeübergangswert an gasförmige Stoffe wesentlich schlechter ist. Die Hälfte der Kühlfläche errechnet sich aus der gestreckten Lamellenlänge und deren Tiefe PLUS der Länge der Stege und deren Tiefe. (Hälfte, weil diese Bauteile "Ober-" und "Unterseite" haben)

3.3. Wärmeübergangswert AL>>Luft

Entscheidend in der Praxis dürften die Punkte 3.2. und 3.3. sein.
Verstopfte oder verbogene Lamellen kosten Kühlleistung weil die Lamellen nicht durchströmt werden.
Dreckige, verkrustete Oberflächen kühlen schlechter weil zusätzlich weitere, in der Regel wesentlich schlechtere Wärmeübergänge zu überwinden sind.