Køles en vandkølet dieselmotor bedst i tør eller fugtig varm luft? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Køles en vandkølet die...

14. december 2011

Køles en vandkølet dieselmotor bedst i tør eller fugtig varm luft?

Hej Spørg om Fysik
Vi har på arbejdet diskuteret følgende:

" Køles en vandkølet dieselmotor bedst i tør eller fugtig varm luft?"

Umiddelbart hælder jeg til den opfattelse, at tør varm luft køler bedst, men det er kun ud fra den opfattelse, som jeg selv har ved at opholde mig i de to forskellige klimaer. En tør varm luft, føles ikke så "varm" i forhold til den samme temperatur ved en højere luftfugtighed.

Med venlig hilsen
L A

Luftkøling afhænger naturligvis af lufthastigheden, køler og lufttemperatur samt luftens specifikke varmekapacitet, det gælder såvel tør som fugtig luft.

Luft kan enten være tør, eller indeholde mere eller mindre vanddamp. Normalt har vi, hvor vi kommer her i landet, mellem 20 og 60 % luftfugtighed, altså ofte under halvdelen af det vand, der kan være i luften.

Er luften mættet får den en lidt større specifik varmekapacitet (afhængigt af temperaturen +5 til +10%) end tør luft. Den specifikke varmekapacitet er den størrelse der fortæller, hvor meget energi (måles i joule) der skal tilføres 1 kg luft, for at temperaturen skal stige 1 ˚C. For tør luft er det omkring 1,05 kJ/(kg*K). Afhængigt af temperaturen og vanddampindholdet kan det altså blive lidt højere, hvis der er vanddamp i luften.

Det betyder, at luft med vanddamp køler lidt bedre end tør luft, men man skal faktisk måle godt efter for at opdage det. Hvis der er dråber i luften, og luften er mættet med vand (tågeagtigt), er det noget helt andet. Så vil kølingen bevirke fordampning af dråberne og fordampning kræver rigtigt meget energi, så det vil blive en meget effektiv køling af motoren.

Hvis vi ser på os selv

Vi kan blive kølet af en luftstrøm imod huden. Imidlertid er vi indrettet sådan, at hvis der er behov for mere køling, sveder vi, sveden fordamper, og det fjerner rigtigt meget energi, altså en effektiv køleform under passende omstændigheder. De bedste omstændigheder er, at der ikke er for meget vanddamp i luften, så der kan ske en fordampning. Er luften mættet (se graferne i Mættet vanddamp - hvorfor er det ikke en ideal gas?), kan vi ikke fordampe sved , og så kan vi blive overophedede.

110 grader i sauna

Effekten kendes fra saunaer, hvis nogen sprøjter vand på ovnen, vil man omgående føle, at der bliver varmere. Ser man på termometeret er der måske intet sket, det kan endda være blevet koldere. Følelsen af en højere temperatur kommer fra den nedsatte fordampning af sved, som stammer fra den højere luftfugtighed. Er luften tør, kan man godt være i en sauna, som er en del over 100 ˚C, dampbad derimod skal have en temperatur, der er under det halve, for at man kan være der.

Dieselmotor

Konklusionen er altså, at det med fornemmelsen af virkningen af luftfugtighed fra forskellige klimaer er korrekt, at vi ikke har det som diselmotorer med en køler, men fungerer lige modsat. Motoren køles af luftstrømmen, det gør vi også, men vi sveder også, og køles derved meget mere effektivt, hvis der er behov. Motoren køles mest effektivt, hvis en given luftmængde kan fjerne mest mulig varme, og den virker altså ganske lidt bedre i fugtig luft. Skal der fjernes mere varme fra motoren, øger termostaten gennemstrømningen igennem køleren, så den bliver lidt varmere, og den kan så aflevere mere varme til samme luftmængde som passerer.

Med venlig hilsen
Malte Olsen