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Thermodynamik der Motorbremse
Von Konstantin Senski und Friedrich Herrmann
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Idee und Motivation
• gewöhnlicher Motor
• Bestimmung der thermischen Reibung
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Das Fließen von Entropie erzeugt neue Entropie
Für Wärmetransporte gilt: P = TIS
P = T1IS1 T2IS2
IS2 > IS1
!
T2 < T1
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Wärmeundurchlässiger Zylinder – isentroper Prozess
• Thermischer Widerstand =
• kein Entropiestrom
• keine Entropieerzeugung
V
p
S
T
keine Bremswirkung
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wärmedurchlässiger Zylinder - Isothermer Prozess
• thermischer Widerstand = 0
• keine Temperaturdifferenz
• keine Entropieerzeugung
V
p
S
T
keine Bremswirkung
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Realer Zylinder
• mittlerer thermischer Widerstand
• Entropiestrom und Temperaturdifferenz
• Entropieerzeugung
0 < Thermischer Widerstand <
S
T
V
p
Bremswirkung
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Zusammenfassung der Zylinderarten
• Keine Bremswirkung • Bremswirkung
R
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Motorbremse im Versuch
Zündung aus, Gang eingelegt
Zeit mit Zündkerzen: t = 34 s
Ausgeschraubte Zündkerzen: t = 40 s
Neuer Bremseffekt
A
B
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Lochbremse
Keine Bremswirkung Bremswirkung
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R = Elektrisches Analogon
R
U = const.
Q(t)
Akku
U = const.
P=RI²R
Q(t)
AkkuU = const.
Q(t)
Akku
R = 0 0<R<
BremswirkungKeine Bremswirkung
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Simulation der Verlustleistung
Verlustleistung
Widerstand
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Fazit
• Bremswirkung: Energieabgabe mit erzeugter Entropie
• Entropieerzeugung am:
– Thermischen Widerstand– Strömungswiderstand– elektrischen Widerstand
• Keine Bremswirkung für Widerstand unendlich und null
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Kommt nix mehr
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Simulation mit Stella / Dynasis
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Elektrodynamisches Analogon in Originalgröße !
U0 = const.
C(t) = c0 + c´ sin (t)
Q(t)
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Zusammenfassung
• Motor bremst durch thermische Reibung: Entropieerzeugung
• Bremswirkung durch thermische Reibung: Entropieerzeugung am thermischen Widerstand
•
• Analog: Lochbremse, Kondensator in Umgebung
• Einfache Simulation mit Stella
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Maximale Bremswirkung
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Elektrisches Analogon
U0 = const.
C(t) = c0 + c´ sin (t)
Q(t)
U0 = const.U0 = const.
Q(t)
P=RI²R
Q(t)
R
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Test mit und ohne Zündkerzen
34,939,2
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
Zeit t
Mit Zündkerzen Ohne Zündkerzen
Durchfahrtszeiten
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Test p –v Real
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Elektrisches Analogon
U0 = const.
C(t) = c0 + c´ sin (t)
Q(t)
U0 = const.U0 = const.
Q(t)
P=RI²R
Q(t)
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