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8.3 Wärmetechnische Auslegung
8.3.1 Thermodynamische Grundlagen
Energiebilanz.
Nach dem
ersten Hauptsatz der Thermodynamik
müssen die im
Hydrauliksystem entstehenden Energieverluste (volumetrische Verluste und Rei-
bungsverluste, s. Kap. 3.8.1) als
Wärme
auftreten.
Ist
W
die dem Hydrauliksystem
zugeführte Arbeit,
U
die
innere Energie
der Anlage,
Q
wä
die von der Anlage
abgegebene Wärmeenergie
,
so gilt:
dW
=
dU
+
dQ
wä
(Einheit zweckmäßig Ws oder kWs) (8.1)
oder zeitbezogen (Leistungen):
dW
dU
dQ
wä
=
+
(Einheit zweckmäßig W oder kW) (8.2)
dt
dt
dt
d
W
/d
t
ist die Differenz zwischen der zugeführten Leistung
P
1
und der abgegebenen
mechanischen Nutzleistung
P
2
, d. h. es gilt:
dW/dt = P
1
-
P
2
= P
V
= (1-ʷ
ges
) ⇅
P
1
(8.3)
Praktische Anlagen können (entspr. Kap. 6.6.2) betriebswarm bei Nennleistung für
ʷ
ges
und gängige Betriebszustände etwa folgende
Kennfeld-Bestpunkte
erreichen:
-
gute hydrostatische Getriebe mit Leistungsverzweigung .….….… 88-92%
Einzelpunkte bei sehr kleinen hydrostatischen Anteilen ……..… bis 94%
-
sehr gute hydrostatische Kompaktgetriebe …….…………………. 80-84%
-
einfache
hydrostatische
Getriebe,
gute
Arbeitshydrauliken
mit Verstellpumpen ohne Drosselsteuerung der Leistung ……….. 70-80%
-
energetisch günstig ausgelegte Anlagen mit Konstantpumpen …... 70-80%
-
einfache Anlagen mit Drosselsteuerungen der Leistung …………. 50-70%
-
Anlagen für Hydropulsmaschinen ……………………….………… null %.
Änderung der inneren Energie
. Wenn Öl erwärmt wird, erhöht die zugeführte
Leistung die innere Energie:
dU
=
Q
⇅
ȡ
⇅
c
p
⇅
ǻ
ˑ (8.4)
dt
mit
Q
als Volumenstrom,
ȡ
als Dichte
, c
p
als spezifische Wärme und ǻ
ˑ
als
Temperaturerhöhung infolge der Energiezufuhr.
