Da ich mich auf dem Fachgebiet der Thermodynamik relativ gut auskenne, versuche ich meine Sichtweise etwas ausführlicher darzustellen.
Physikalisch betrachtet kann der Kühlkreislauf aufgrund der höheren Wärmekapazität vorrangig nur mehr Wärmeenergie aufnehmen, die allerdings auch wieder abgeführt werden muss.
Auf den eigentlichen Wärmetransport bzw. deren Abfuhr an die Umgebung hat dies nahezu Auswirkungen, da hierfür andere Dinge entscheidend sind, auf die ich später eingehen werde.
Um die identische Wärmekapazität eines mit unterschiedlichen Kühlflüssigkeiten gefüllten Kühlsystems zu erhalten, muss das Flüssigkeitsvolumen angepasst werden.
C = m * c (Wärmekapazität = Masse * spez. Wärmekapazität)
m = V * p (Masse = Volumen * Dichte)
Reines Wasser: C = 0,0012 m3 * 1082 kg/m3 * 4,2 kJ/kg*K = 5,45 kJ/K
Wasser/Glykol-Gemisch: C = 0,0012 m3 * 998 kg/m3 * 3,2 kJ/kg*K = 3,83 kJ/K
(Beispiel: 1,2 Liter Kühlflüssigkeit, Angabe Dichte bei 20 °C)
Daraus ergibt sich, dass ein mit reinem Wasser befüllter Kühlkreislauf mit 1,2 Litern die gleiche Menge an Wärmeenergie aufnehmen kann, als dies bei einem mit Wasser/Glykol befülltem Kühlkreislauf mit 1,7 Litern der Fall ist.
Oder anders ausgedrückt, bei gleichbleibendem Flüssigkeitsvolumen und gleichbleibendem Wärmeeintrag ist das mit einem Wasser/Glykol-Gemisch befüllte Kühlsystem schneller auf Temperatur X aufgeheizt - sprich das Verhalten ist dynamischer.
Welche Vorteile ergeben sich nun daraus wenn man das Kühlsystem mit reinem Wasser bzw. mit nur einem geringen Anteil an Frostschutz befüllt?
Da dies wohl vor allem im Motorsport erfolgt, erklärt sich mir das wie folgt.
Die serienmäßig verbaute Kühlung soll auch über längere Zeit zugeführte Spitzenlast aushalten, die jedoch ohne Veränderung am Kühlsystem zu einem raschen Temperaturanstieg und ggf. auch zum schnellen Überhitzen führen würde.
Am einfachsten lassen sich solche Spitzenlasten in gewissem Maße kompensieren, indem man die Wärmekapazität des Kühlsystems durch Veränderung der Kühlflüssigkeit erhöht.
Unter Voraussetzung einer ausreichend langen Abkühlzeit kann so dem Kühlsystem auch deutlich länger Leistung zugeführt werden, ohne es dabei frühzeitig zu überlasten.
Jedoch wird auch dies keine Lösung darstellen, sollte der Wärmeeintrag in der Gesamtbilanz größer sein als die Wärmemenge, die ich über den Kühler an die Umgebung abführen kann.
Denn die Veränderung der Wärmekapazität des Kühlsystems hat keinerlei Einfluss auf die Energiebilanz von durch den Motor zugeführter und über den Kühler abgegebener Wärmemenge.
Was anhand folgender Formel dargestellt wird, die die übertragbare Wärmeleistung über eine Trennwand (bzw. Kühler) beschreibt.
Q = k * A * (T1 – T2) (Wärmeleistung = Wärmedurchgangskoeffizient * Oberfläche * (TKühlflüssigkeit – TLuft)
Daraus lässt sich erkennen, dass sich die Kühlleistung (bzw. Wärmeleistung) aus verfügbarer Oberfläche und dem vorliegenden Temperaturunterschied ergibt.
Der Wärmedurchgangskoeffizient ergibt sich aus der Wärmeleitfähigkeit des Kühlers (Aluminium) und des Wärmeübergangkoeffizienten der beiden Grenzflächen zu Kühlflüssigkeit und Luft.
Eine Verbesserung der Kühlleistung lässt sicher daher auch nur über folgende Größen erreichen. a) Oberfläche Kühler, b) Volumenstrom Kühlflüssigkeit, c) Volumenstrom Luft, d) Temperatur Luft.
Hieraus erklärt sich zudem, dass das Kühlsystem unabhängig von der eingefüllten Kühlflüssigkeit am Ende die gleiche Temperatur erreicht. Denn diese ergibt sich aus dem Verhältnis von zugeführter und abgeführter Wärmeenergie.
Um die vom Motor zugeführte Wärme in gleichem Maße wieder über den Kühler abführen zu können, benötigt es stets einen gewissen Temperaturunterschied von Kühlwasser- zu Umgebungstemperatur.
Auf den Einfluss der unterschiedlichen Viskositäten der beiden Kühlflüssigkeiten bin ich bewusst nicht eingegangen, da die Unterschiede in der Praxis wohl kaum ins Gewicht fallen dürften.
Ich für meinen Teil werde den Thermoschalter unverändert lassen, da ich mittlerweile keine Vorteile mehr für mich sehe.
Als eine Art indirekte Ölkühlung werde ich es einzig mit einem manuellen Schalter für den Lüfter versuchen. Wegen der Kühlwassertemperatur mache ich mir eher weniger sorgen.
passen könnte?
