Wie kühlt Sprit und was genau bewirkt Nitromethan?

[aaron]

Sprit besteht grob gesagt aus drei Bestandteilen: 15-30% Nitromethan, 7-12% Öl und der Rest ist Methanol.
Hier möchte ich kurz beschreiben, was genau bei der Verbrennung des Sprits passiert, welche Effekte eine Erhöhung des Nitromethangehaltes genau hat und wodurch sich die Kühlwirkung ergibt.

Zur Kühlung:

Methanol verbrennt ("saubere" Verbrennung vorausgesetzt!)

2CH3OH + 3O2 -> 2CO2 + 4H2O

also 2 Teile Methanol brauchen 3 Teile Sauerstoff aus der Ansaugluft.


Nitromethan dagegen verbrennt

4CH3NO2 + 3O2 -> 4CO2 + 6H2O + 2N2

auf dieselben 3 Teile Sauerstoff kommen 4 Teile Nitromethan, es benötigt also nur halb so viel Sauerstoff zum Verbrennen.

In der Praxis bedeutet das, dass man einen Motor, der mit Hochprozentigem betrieben wird, auch "fetter" stellen kann (die angesaugte Luft ist ja pro Hub immer konstant, aber die tatsächlich benötigte Luft sinkt)

Gleichzeitig besitzt Nitromethan mit ~ 0,6 MJ/kg eine etwa doppelt so große Verdampfungswärme wie Methanol mit ~ 0,3 MJ/kg

Der Kühleffekt durch die Erhöhung des Nitromethangehalts stützt sich also auf zwei Faktoren:

- Erhöhung der Durchflussmenge des Gemischs
- Erhöhung der Verdampfungsenergie des Gemischs


Zur Leistungssteigerung:

Methanol bringt ~ 19 MJ/kg an Energie
Nitromethan etwa ~ 11 MJ/kg an Energie

Nachdem für den selben Luftsauerstoff doppelt so viel Nitromethan wie Methanol verbrannt werden kann, beträgt der Energiezuwachs etwa 3 MJ/kg (22MJ/kg gesamt)

Die 3 MJ/kg machen energietheoretisch also magere 15% Mehrleistung aus, würde man einen Motor einerseits mit 0% Nitro, andererseits mit 100% Nitro fahren.

In der Praxis kommt aber dazu, dass Nitromethan durch seine größere Explosionsfähigkeit (6-60 Vol% in Luft glaube ich) das Gemisch weitaus zündfreudiger macht, was einer Leistungssteigerung deutlich über dem theoretischen Prozentsatz entspricht, da eine schnellere und effizientere (aber sicher nicht vollständige) Verbrennung erfolgen kann.

Kurzum: das Nitromethan unterstützt unsere ineffizienten Vergaser bei der Bildung eines zündfreudigen Gemisches was. m.M. den Löwenanteil an der Mehrleistung ausmacht.
(nebst anderen angenehmen Nebeneffekten wie besseres Laufverhalten und Einstellbarkeit)

Dazu noch folgendes Statement:
----
Durch den höheren Energiemsatz ist der Kühlvorteil kleiner als der Hitzenachteil.
----

... trifft umso mehr zu, je schlechter die Gemischbildung im Motor ist (also je größer die Mehrleistung durchs Nitromethan)

Bei einer von Haus aus "guten" Verbrennung wäre die Kühlwirkung doppelt so groß, der Leistungszuwachs aber nur etwa 15% ergo würde der Motor trotz höherer Leistung viel kühler laufen.


Was hat das alles mit der Kompression zu tun?

... nachdem bei fetterer Gemischeinstellung mehr Sprit in den Motor gelangt, dessen Brennraumvolumen aber konstant bleibt, steigt natürlich der Kompressionsdruck ("Flüssigkeiten lassen sich nicht komprimieren")
Dem kann man entgegen wirken, in dem der Brennaumdeckel aufgebockt wird. Das Kompressionsvolumen wird also vergrößert, wenn der Motor mit höherem Nitromethananteil betrieben wird, als er ausgelegt wurde.
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[jenske]

was bewirkt rizinus außer schmieren? kühlt es auch aaron?
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Gruß Jens

Fahrzeuge: nicht genug . 1/8 1/5 1/10
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Nito/ BL /Gasoline

[aaron]

Das Rizinus (und Schmieröle generell) kühlen zwar (einfach durch die Temperaturdifferenz) doch tun sie das nicht so gut, wie Nitromethan und Methanol.
Denn im Gegensatz dazu sollten die Schmieröle beim Verbrennungsvorgang (im Großen und Ganzen) nicht verdampfen. Aber gerade aus der Verdampfungswärme beziehen die Brennstoffe ihre starke Kühlwirkung. -> Übermäßiger Ölzusatz läßt den Motor wieder heißer laufen.
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[jenske]

alles klar .
ich danke dir.
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Gruß Jens

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[Darkwell]

Hallo zusammen,

habe mich extra angemeldet um hier zu antworten. Obwohl der Thread schon etwas älter ist, geht es ja um Grundlagen, die auch heute noch von Interesse sind. Und da ist ein kleiner Fehler unterlaufen...

Es stimmt so weit, dass mit einer bestimmten Sauerstoffmenge die doppelte Anzahl an Nitromethanmolekülen verglichen mit Methanol verbrannt werden kann. Jedoch, das dann mit MJ/Kg zu verrechnen, ist falsch. Denn die beiden Moleküle haben eine unterschiedliche Masse. Genauer gesagt hat ein Nitromethanmolekül die 1,9 fache Masse eines Methanolmoleküls, es kann also die 3,8 fache Masse verbrannt werden. Daraus folgt die 2,2 fache Leistung bzw. 120 % Mehrleistung, nicht 15 %. Außerdem die 7,6 fache Verdampfungswärme.

Ciao Ciao

[margseirg]

Soweit ich das mit meinen verkümmerten Chemie/Stöchiometrie - Kenntnissen verstehe, ist das mit dem "Gewichts - Mehrverbrauch" von Nitromethan, wenn auch nicht vollständig, im "Volumen - Mehrverbrauch" bei Nitromethan - Anteilen, wie wir sie fahren (~25%) schon "eingepreist".
Spiele ernsthaft mit dem Gedanken, um den Verbrauch zu senken, auch im Rennen mal weniger (20 oder 16%) Nitro einzusetzen. Bei den heutigen Motorleistungen - die richtige Anpassung vorausgesetzt - sollte der Minderverbrauch den Leistungsverlust eigentlich wettmachen können.
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Wenn ihm meine Genialität nicht allzeit beigestanden wäre, würde Gott jetzt alt ausschauen.

[aaron]

Herzlich willkommen bei uns, Darkwell!

Ein toller Einstieg, sieht man nicht alle Tage
Ich rechne das mal wie oben durch:
1mol Methanol: 0,6MJ
1mol Nitromethan: 0,67MJ
... ist eine Energiedifferenz von ca. 10%

Da bei durch Hubraum gegebenen Luft = Sauerstoffvolumen für 1mol Methanol 2mol Nitromethan verbrannt werden können, sieht die Energiebilanz folgendermaßen aus:

1mol Methanol: 0,6MJ
2mol Nitromethan: 1,34MJ
Ergibt die Energiedifferenz von ca. 120%

Nachdem 2mol Nitromethan das doppelte Gasvolumen einnehmen, und der 2.Takter praktisch keinen Überdruck beim Aufladen des Brennraums aufbauen kann, kann für 2mol Nitromethan im Vergleich zur Methanolverbrennung nicht mehr genug Sauerstoff bereit gestellt werden.

Wenn der Hubraum reicht, um 2mol Methanol mit 3mol Sauerstoff zu verbrennen (5mol Gasvolumen), dann lassen sich nur statt 4mol nur 2,85mol Nitromethan verbrennen. Die tatsächliche theoretische Mehrleistung läge dann bei ca. 86%.

Rechnet man nicht mit idealen Gasen, und bezieht die realen molaren Volumina mit ein, schrumpft der Leistungszuwachs auf ca. 64%. 100% Methanol vs. 100% Nitromethanbetrieb. Für 25%igen Sprit ergibt sich chemisch gesehen ein Leistungszuwachs von ca. 16%. Weiterer Leistungszuwachs durch verbesserte Verbrennung wie im ersten Posting geschrieben.
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[Darkwell]

Hallo,
danke
Um beurteilen zu können, wie viel Treibstoff hubraumbedingt aufgenommen werden kann, fehlen mir etwas die praktischen Kenntnisse. Ich vermute aber, dass ein Teil des Treibstoffs gasförmig und ein Teil flüssig in den Motor gelangt. In flüssiger Form ist die Dichte ja viel größer. Das heißt in der Realität ist wohl die Mehrleistung irgendwo dazwischen.

@margseirg: Was den Leistungsverlust wettmachen soll, leuchtet mir noch nich so wirklich ein, aber probier doch ruhig mal ne andere Mischung aus.

Ciao Ciao

[margseirg]

@Darkwell:
´tschuldigung, war eine Kopfrechung: Längere Fahrzeit/Tank = weniger Tankstopps, da ja Methanol mehr Energie trägt als Nitromethan. Interessant wäre z. B. ein 20min - Lauf, bei dem sicher 1 Tankstopp genügt statt deren 2.
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