Umruestanlage zum Betrieb vom Dieselfahrzeugen mit Pflanzenoel

Pflanzenoel Umruestanlage

Einleitung - Umruestung auf Pflanzenoel
Pflanzenoele und ihre Eignung als Kraftstoff
Eignung von Pflanzenoelen zur Treibstoffnutzung
Pflanzenoelkraftstoffe fuer Motoren
Eignung verschiedener Dieselmotortypen fuer Pflanzenoel
Abgasverhalten von Pflanzenoelmotoren
Technische Umsetzung
Umbauten an Fahrzeugen fuer den Betrieb mit Pflanzenoel
TueV- Abnahme
Pflanzenoel Umruestanlage
Wirkprinzip und berechnung von Pflanzenoel in Dieselmotoren
Zusammenfassung

Plattenwaermeuebertrager

Ein Plattenwaermeuebertrager ist ein Geraet, in welchem durch Waermeuebertragung einem Fluid im Gegenstrom (siehe 5.1.1), meist Wasser, Waerme zugefuegt oder entzogen wird. Er besteht aus wellenfoermig profilierten Platten, die so zusammengesetzt sind, dass jeweils in den aufeinanderfolgenden Zwischenraeumen einmal das aufzuwaermende und danach das waermeabgebende Medium fliesst.
Das Plattenpaket ist nach aussen und zwischen den Medien abgedichtet, so das ein Primaerkreislauf und ein Sekundaerkreislauf bildet. Zwischen ihnen kommt es zu keiner Vermischung der Medien. Eine haeufige Bauform, wie auch in der Umruestanlage verwendeter sind geloetete Plattenwaermeuebertrager. Bei dieser Bauform sind die einzelnen Platten mit einander verloetet. In den Plattenwaermeuebertragern findet ein intensiver Waermeuebergang statt, der durch Turbulenzen bei der Durchstroemung zusaetzlich erhoeht werden kann. Eine turbulente Durchstroemung wird in erster Linie durch das Profil auf den Platten erreicht. Plattenwaermeuebertrager koennen sehr kompakt gebaut werden und haben bezogen auf ihre geringe Groesse eine sehr hoher Waermestromdichte, weshalb kommen sie in der Umruestanlage auch zum Einsatz, um auf kleinsten Raum einen grossen Waermeuebertrag zu erzielen.

Gegenstrom

Der Gegenstrom ist ein grundlegendes Prinzip in der Stoff- und Waermeuebertragungstechnik. Man laesst hierbei zwei Stoffstroeme, z.B. kaltes und warmes Fluid (im Waermeuebertrager) aus unterschiedlichen Richtungen aneinander vorbeistroemen und bringt sie derart in Kontakt zueinander, dass zwischen Ihnen der Austausch von Waerme moeglich ist. Da durch die Stromfuehrung immer ein Temperaturgefaelle zwischen den Stoffstroemen besteht, ist es moeglich, nahezu die gesamte Waermebeladung von einem Stoffstrom auf den anderen zu uebertragen. Dies ist insbesondere in der Umruestanlage, zum Waermeuebertrag des heissen Kuehlwassers auf das Pflanzenoel von ueberragender Bedeutung.

Gegenstrohm Prinzip. Waermefluss eines WT/Pflanzenoel

In der Abbildung ist ein Waermeuebertrager dargestellt, der nach dem Gegenstromprinzip arbeitet. Der untere Stoffstrom sei das zu erwaermende Pflanzenoel, welche mit dem Kuehlwasser des Fahrzeugs vorgewaermt werden soll. Man kann erkennen, dass das Pflanzenoel waehrend des Durchlaufens des Waermeuebertraegers von rechts nach links nach und nach nahezu die gesamte Waermeenergie des Kuehlwassers uebernimmt. Am Ende geht nur noch ein (kleiner) Teil der Waerme verloren, dies kann nicht verhindert werden, da zur Waermeuebertragung immer ein endlich grosses treibendes Temperaturgefaelle notwendig ist (der Waermeuebertrager muesste sonst unendlich lang sein).

Temperaturgefaelle

Durch das Gegenstromprinzip (das kalte Medium fliesst entgegen dem warmen Medium), laesst sich auch ein Aufheizen ueber das mathematische Mittel erreichen, da hier das zu Anfang sehr kalte, zu erhitzende Medium durch das schon abgekuehlte erwaermende Medium vorgewaermt wird. Gute Gegenstromwaermeuebertrager kommen auf einen Wirkungsgrad von bis zu 98%. So laesst sich mit einem Plattenwaermeuebertrager z.B. Pflanzenoel von 0 °C auf 70 °C erwaermen, wenn die Kuehlwassertemperatur 85 °C betragen hat.

Temperaturschalters

Wesentliches Element des verwendeten Temperaturschalters Typ 03 EN (siehe Abb. 13) ist die Bimetallscheibe, der aus zwei Metallen mit unterschiedlichem Waermeausdehnungskoeffizienten besteht. Diese dehnen sich bei Erwaermung unterschiedlich stark aus, wodurch sich die Scheibe biegt.
Da die Bimetallscheibe direkt auf der Grundplatte des Schalters liegt, kann sie somit schnellstmoeglich auf Temperaturaenderungen reagieren. Bei Erreichen der Umschalttemperatur von 70 °C bewirkt das Umschnappen der Bimetallscheibe ein schlagartiges Schliessen der Kontakte und des Stromkreis, wodurch das Ventile der Umruestanlage umgeschaltet wird. Nach der Abkuehlung auf ca. 65 °C springt die Bimetallscheibe wieder in ihre urspruengliche Form und oeffnet so den Stromkreis wieder, somit wird auch das Ventil wieder in seine Ursprungslage zurueckgesetzt.
Den Vorgang des Umschnappens der Bimetallscheibe bistabil d.h. es liegt folgendem Hysteresevorgang zu Grund.
Der Schalter ist den neuen Anforderungen der DIN-EN 60730 angepasst und bietet auch den Vorteile einer hoeheren Kontaktbelastung bis 16A.

Das Ventil

Von der Firma Sirai ist aufgrund der vielen Anfragen, speziell fuer den Pflanzenoelbetrieb, ein direktgesteuertes 3/2-Wege-Magnetventil entwickelt worden.
Es ist fuer heisse Kraftstoffe, da mit hoeherer Umgebungstemperatur (z.B. infolge Isolation) zu rechen ist, konzipiert. Andere Spulengehaeuse koennen bei erhoehten Temperaturen unter andere Risse bekommen und vorzeitig ausfallen. Das Gehaeuse aus eloxiertem Aluminium, die inneren Komponenten aus Edelstahl und die verwendete Vitondichtung sind gegen Benzin, Diesel, methanol- und aethanolhaltige Kraftstoffe resistent. Aufgrund der grossen Nennoeffnung von 12mm ist es auch fuer Viskositaeten von maximal 37 mm2/s zu verwenden.
Die Temperatur des Pflanzenoels von ca. 70 °C liegt im Mediumstemperaturbereich des Ventils von -20°C bis +130°C.
Dieses Magnetventil ist ein in sich druckausgeglichenes Ventilsystem, daher auch die fluidische Anschlussbelegung frei belegbar.
Mit der Leistungsaufnahme von 13 W bei 12V und der durch Induktion beim Schalten in der Spule entstehende Stromstaerke von ca. 8 A ist auch die Kontaktbelastung von den max.
16 A des Temperaturschalters nicht ueberschritten.