aaron
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 Verfasst am: 06.10.2007, 12:05 • Titel: Wie kühlt Sprit und was genau bewirkt Nitromethan? |
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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:
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Durch den höheren Energiemsatz ist der Kühlvorteil kleiner als der Hitzenachteil.
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... 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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