Thermostatgehäuse ***

[Z320]

Hallo Guyla,

mal eben nachgerechnet:

eine Verdoppelung der Temperatur von 293 Kelvin (20°C) auf 586 Kelvin (313°C)
ist tatsächlich eine Volumenzunahme von 0,003411/K x 273 K = 93%, geschenkt: 100%.
Insofern hast du vollkommen Recht!

Ich fahre meinen TR aber nicht mit 313°C Kühlwassertemperatur.

Grüße

[Z320]

OH! Panne!

((273 K + 20 K) x 2 - 273 K) x 0,003411/K = 106,76 (%)

Zum Glück hat den Fehler hier niemand bemerkt...

[Gyula]

Hallo Marco!

Da hast du natürlich recht. Meine Schulkenntnisse lassen zu wünschen übrig. Asche auf mein Haupt!
Ich musste jetzt Google befragen.Richtig ist, dass sich Luft um 0,003411 und Wasser um das 0,00021 fache /Grad 20 Grad ausdehnt.
Das ist etwa das 16 fache!
Irgend wann wird so viel Wasser aus dem System raus sein, dass der Behälter leer bleibt.
Es ändert sich nichts daran, dass Luft im System eine schlechtere Kühlleistung hat, als ein komplett entlüftetes.

Dass man mit Luft im System durchaus durch den Alltag kommen kann, haben wir schon erörtert.

Aber ich warte auf deine Ausführungen….

Gyula

[Gyula]

Hi

Schreibfehler:
Richtig ist:
……Ich musste jetzt Google befragen.Richtig ist, dass sich Luft um 0,003411 und Wasser um das 0,00021 fache /Grad ausdehnt.

Gyula

[jesse]

als Neuling bin ich überrascht, das ist ja hoch interessant, der wasserluftkreislauf in einem TR.
ich werde, alles weitere nachlesen.
spannender , als zu meiner zeit an der uni
Gruß
jesse

[Triumphator]

Ja Jesse,

hier kannst du mehr lernen als an der Uni.
Auf welcher Uni warst du?

Akademische Grüße

Wolfgang

[Z320]

Hi

Schreibfehler:
Richtig ist:
……Ich musste jetzt Google befragen.Richtig ist, dass sich Luft um 0,003411 und Wasser um das 0,00021 fache /Grad ausdehnt.

Gyula

Naja,
der Ausdehungsfaktor von Wasser bei 20°C liegt bei ca. 0,00025/K,
aber Flüssigkeiten dehen sich bei setigender Temperatur immer mehr aus.
Und mit Glykol noch mehr!

Wasser mit z.B. 50% Glykol von 20°C auf 90°C mit dem Faktor 0,0006/K
Stichwort: kubischer Ausdehungsfaktor Glykol.

Ich rate aber davon ab hier etwas rechnen zu wollen,
mir gelang es nicht nachzuvollziehen was ich beobachtet habe.
Das mag daran liegen, dass des Kühlwasser nicht überall die selbe Temperatur hat.

Marco

[Z320]

Hallo,

ich versuche mal zu erklären wie ich das sehe:

Im Kühlsystem eines jeden mir bekannten Autos befinden sich Kühlwasser und Luft!
Es handelt sich immer um geschlossene Systeme, die unter Druck stehen sobald sie warm werden.
Sonst kann man ein Auto nicht auf z.B. 1.000 m Höhe bei nur 900 mbar Luftdruck fahren.
Die Systeme haben ein Überdruckventil und zwingend einen Vakuumbrecher (beides im Kühlerdeckel).

Bis Mitte der 1980-iger waren die Kühler (und teilweise die Schläuche) nicht ganz mit Kühlwasser gefüllt,
denn solange gab es „klassische“ vertikale Kühler mit Wasserkästen und oben drauf einem Einfüllstutzen.
Im Einfüllstutzen gab es eine Markierung (oder im Handbuch eine Angabe), bis wo hin der Pegel im kalten Zustand
stehen durfte. Über dem Pegel befand ich im Wasserkasten Luft und diese Systeme hatten in der Regel kein Ausdehnungsgefäß.

Das trifft auf unsere TR2-4A zu, steht entsprechend in den Werkstatthandbüchern und war nie ein Problem.
Für den TR6 ergibt sich die notwendige Luft im Kühler (dem oberen Kühlerschlauch) automatisch,
wenn man die Anleitung im Handbuch nicht übertreibt.

Seit den 1980-igern werden Kühler aber als preiswerte, vertikale Konstruktionen mit seitlichen Anschlüssen gefertigt.
Diese haben keine direkte Einfüllmöglichkeit mehr und benötigen daher ein externes Ausdehnungsgefäß,
in dem sich die notwendige Luft befindet. Üblicherweise ist es aus Kunststoff und befindet sich
irgendwo auf dem Innenkotflügel oder der Spritzwand.

Erwärmt sich der Motor, dann dehnen sich Kühlwasser und Luft aus.

Die Luft zwar prozentual mehr als das Kühlwasser, die Luft lässt sich aber komprimieren!
Sie ist die Garantie dafür, dass der Druck nicht zu stark ansteigt und das System möglichst NICHT abbläst.
Je mehr Luft sich im System befindet, umso weniger steigt der Druck durch die Wärmeausdehnung des Kühlwassers an.

Befindet sich wenig oder keine Luft im Kühlsystem, dann steigt der Druck durch Wärmedehnung
des Kühlwassers sehr schnell an, weil sich Flüssigkeit nicht komprimieren lässt. Der Kühlerdeckel bläst dann sehr schnell Teile des Kühlwassers ab.
Kühlt das verbliebene Kühlwasser wieder ab, dann entsteht ein Vakuum, der Vakuumbrecher öffnet und Luft wird nachgesaugt.

Lässt man zu, dass Kühlwasser verloren geht und Luft nachgesaugt wird,
dann stellt sich genau die richtige Menge an Luft ein, dass der Druck künftig nicht zu stark ansteigt.
Aus dem System entweicht dann im Betrieb kein Wasser und keine Luft mehr.

So fahre ich meinen TR4A, d.h. immer mit genug Luft im Kühler (ca. 0,7 Liter) und immer leerem Überlaufbehälter.
Die ersten Jahre in meinem Besitz hat er sogar ganz gefehlt.

So hat das bis in die 1980-iger bei vertikalen Kühlern gut funktioniert und so trifft heute auch noch für horizontale Kühler zu.
Es muss immer genug Luft im System sein, um den Druckanstieg zu reduzieren und den Verlust von Inhalt zu verhindern.

Hier im Forum wird schon lange propagiert insbesondere TR6-Kühler vollständig zu entlüften
und das sich ausdehnende Kühlerwasser in einen zur Atmosphäre offenen Überlaufbehälter abzublasen.
Von dort wird das Kühlerwasser nach der Abkühlung wieder in das System zurück gesaugt.

Jedes Mal aber mit frischem Sauerstoff, den das dort ständig bevorratete Wasser aufgenommen hat.

Das finde ich nicht gut. Und ich finde es auch nicht gut andere TR-Besitzer dazu anzuhalten das zu tun.

Wie kommen die Systeme vor den 1980-igern (unsere TRs) aber mit der Luft im Kühler zurecht?

Ganz einfach: die Kühlwasserpumpe eines Autos ist ein MONSTER!
Die darf man bitte nicht mit einer Gebäudeheizung vergleichen. Sie hat so viel Förderleistung,
und das System so wenig geodädische Höhe, dass sie die Luft einfach untermengt und somit Kühlwasser
(6,25 Liter beim 4A) mit fein untergemengter Luft (ca. 0,7 Liter beim 4A) zirkuliert.

Es gibt zwei Videos auf Youtube von mir (TR4A-Driver).
Die zeigen dies bei geschlossenem Thermostat für den Bypass meines 4A.
Schon im Standgas ist das Thermostatgehäuse mit Wasser gefüllt und die Luft wird umgewälzt.



Und bei einem eben öffnenden Thermostaten die Leitung zum Kühler.
Die Leitung ist voll gefüllt und die Luftblasen sind so fein, dass sie nur als Trübung zu erkennen sind.



Wie schon geschrieben hatte ich nie irgendein Kühlproblem.

Trotzdem fand ich es irgendwann schick das Kühlsystem auf ein entlüftetes System umzubauen.
Es muss ja etwas dran sein, wenn das hier im Forum fortwähren empfohlen wird!
Aber eben bitte nicht mit ausblasen in ein offenes Überlaufgefäß.
Sondern wie bei moderneren Autos mit einem Vorrats- bzw. Luftabscheidebehälter.

Die funktionieren wie folgt:
ein Teilvolumenstrom wird vor dem Thermostat durch einen dünnen Schlauch (schnell fließend) zum Vorrats- und Abscheidebehälter geleitet.
Dort trennen sich Luft und Kühlwasser und das reine Kühlwasser fließt durch einen dicken Schlauch (langsam fließend) zum Kühler zurück.



Den Behälter wollte ich unauffällig platzieren,
also nicht oben auf der Spritzwand sondern neben dem Kühler oder anstatt dem Überlaufbehälter. Das geht!

Denn ich weiß, dass die Kühlwasserpumpe ein MONSTER ist und die Luft im Umlauf hält.
Es ist daher möglich den Abscheidebehälter überall zu platzieren, auch unter dem Motor!



Stelle ich den Motor ab, dann steigt die Luft von dort wieder hoch
in das Thermostatgehäuse und der Kühlerdeckel lässt sich wie gewohnt bedienen.

So sieht das dann aus:



Die Luft wird vom Thermostatgehäuse über einen Schlauch mit Ventil hinunter zum 1,6 Liter fassenden Kühlwasserbehälter eines Peugeot 206 geleitet.



Dort scheidet sich nach ca. 15 Minuten die gesamte Luft ab,
das luftfreie Kühlerwasser wird über einen dicken Schlauch zurück in den Kühler geleitet.





Stoppe ich den Motor, dann steigt die Luft binnen 10-15 Sekunden zurück in das Thermostatgehäuse und in den Kühler.
Schließe ich dann den Kugelhahn, dann verhindere ich die Luftabscheidung und fahre mit untergemengter Luft,
also mit ca. 10% feinen Luftblasen im Kühlwasser.

Das sollte einen wirklich bemerkbaren Unterschied in den Kühltemperaturen ausmachen?
Den konnte ich aber beim besten Willen nicht feststellen.

Leider ist das Thermometer unserer TRs nicht exakt. Aus meiner Überprüfung von Bypass und Bellows-Thermostat
(noch so eine „Forums-Geschichte“) hatte ich aber noch 3 digitale Thermometer installiert:

1 x im Thermoststgehäuse (heiß)



1 x im Rücklauf vom Kühler (“kalt“)



und im 1 x im Pumpengehäuse (mix).



Und das Display im Innenraum, hier mit 2/3 flow über den Bypass, um den Motor warm zu bekommen



Somit kann ich sehr schnell von entlüftetem zu nicht entlüftetem System umschalten,
z.B. nach 50 km Autobahn kurz den Motor abschalten, den Kugelhahn schließen, und weitere
50 km Autobahn unter fast den selben Bedingungen fahren.

Oder mit entlüftetem / unentlüftetem System meine
Haus-Bergstecke in kurzer Folge mehrfach hoch und runter fahren.

Und dabei kann ich an meinen Thermometern keinen Unterschied
zwischen dem entlüftetem und nicht entlüftetem System feststellen!

Tatsächlich gibt es sogar Situationen, in denen das Kühlwasser mit
untergemengter Luft etwas niedrigere Temperaturen besitzt als reines Kühlwasser.
Das ist aber nicht weiter nennenswert und ich lege keinen Wert darauf.
Ich schreibe es der besseren Übertragung des turbulenten Luft-Kühlwassers zu.

Wer meint das liege daran, dass man in Luft-/Wassergemisch falsch misst:
in z.B. 90°C heißem Kühlwasser Wasser ist die untergemengte Luft auch 90°C heiß.

Der ggf. andere Wärmeübergang an einem Fühler spielt auch keine Rolle,
denn es findet kein Wärmestrom statt, weil meine Fühler voll im Medium stecken.

Also empfehle ich: immer genug Luft im Kühlsystem lassen.
Dann bläst auch nichts an die Atmosphäre (Sauerstoff) ab und das System bleibt wirklich geschlossen.

Grüße, Marco

Quellennachweis: eigene Konstruktionen und Messungen

[Sascha]

Mahlzeit in die Runde!

@ Marco, ja da bin ich bei Dir, Perfekt aufgeführt, Danke! Ich fahre im 6er ein geschlossenes System mit Teilen aus dem VW Ausgleichsbehälter mit blauen Deckel 1,3 bar und Kühler Audi 80 B2 und nehme nur fertig gemischtes Kühlmittel und auch da wird auch noch Sauerstoff enthalten sein. Nun habe ich mich nicht so ausführlich damit beschäftigt wie Du.

Ich hätte zwei Anmerkungen oder Informationen, die Pumpe macht ohne große Probleme im mittleren Drehzahlbereich ca. 10k l/h mit einem Druck von ca. 0, 70 bar dafür sorgt die Pumpe alleine, erhöhe ich jetzt den Druck steigt die Verdampfungstemperatur.
Insofern wäre der Druck im kleinen oder überhaupt im Kühlkreislauf ganz Interessant.

Dann liegt bei Siedepunkt:
1,033 bar = 100 Grad Celsius
1,231 bar = 105
1,461 bar = 110
1,724 bar = 115
2,025 bar = 120
2,367 bar = 125

[Schnippel]

Hallo Marco,
warum setzt man einen Behälter, der in der Praxis bei ALLEN mir bekannten Fahrzeugen an der Höchsten Stelle verbaut wird,an eine tiefe Stelle neben dem Kühler ?
Die Luft wird immer beim Erkalten in das Thermostat Gehäuse zurückströmen.
Der Kühl-Thermostat ist ein Ventil welches IMMER im Medium Wasser stehen muss.
Du beschreibst Autobahn Fahrt, von welcher Drehzahl sprichst du da.
Ich kann mit 2500 oder größer 4500 U/min fahren.


Munter Bleiben
Ralf

[Z320]

Hallo Marco,
warum setzt man einen Behälter, der in der Praxis bei ALLEN mir bekannten Fahrzeugen
an der Höchsten Stelle verbaut wird,an eine tiefe Stelle neben dem Kühler ?

Hallo Ralf,

das hat mehrer Gründe:
oben gefällt mir das nicht und mit dem Behälter unten kann den originalen Kühlerstutzen weiter verwenden.
Außerdem lässt der Beälter an der hösten Stelle keine Experimente und keinen Erkenntnisgewinn zu.
Das ist uninteressant.

Die Luft wird immer beim Erkalten in das Thermostat Gehäuse zurückströmen.

Und? Was ist das Problem daran?
Die Luft ist so schnell wieder abgescheiden, das glaubst du nicht. Heute nach nur 4 km zum Baumarkt war die Hälfte schon unten.
Außerdem kann ich den Kugelhahn schließen bevor ich den Motor ausmachen. Dann bleibt die Luft dauerhaft im Peugeot-Behälter.

Der Kühl-Thermostat ist ein Ventil welches IMMER im Medium Wasser stehen muss.

Wieso? Bei mir nicht.....

Du beschreibst Autobahn Fahrt, von welcher Drehzahl sprichst du da.
Ich kann mit 2500 oder größer 4500 U/min fahren.

Erkläre mir bitte welche Rolle das spielt.

Munter Bleiben
Ralf

Grüße, Marco

[Z320]

Mahlzeit in die Runde!

@ Marco, ja da bin ich bei Dir, Perfekt aufgeführt, Danke! Ich fahre im 6er ein geschlossenes System mit Teilen aus dem VW Ausgleichsbehälter mit blauen Deckel 1,3 bar und Kühler Audi 80 B2 und nehme nur fertig gemischtes Kühlmittel und auch da wird auch noch Sauerstoff enthalten sein. Nun habe ich mich nicht so ausführlich damit beschäftigt wie Du.

Ich hätte zwei Anmerkungen oder Informationen, die Pumpe macht ohne große Probleme im mittleren Drehzahlbereich ca. 10k l/h mit einem Druck von ca. 0, 70 bar dafür sorgt die Pumpe alleine, erhöhe ich jetzt den Druck steigt die Verdampfungstemperatur.
Insofern wäre der Druck im kleinen oder überhaupt im Kühlkreislauf ganz Interessant.

Dann liegt bei Siedepunkt:
1,033 bar = 100 Grad Celsius
1,231 bar = 105
1,461 bar = 110
1,724 bar = 115
2,025 bar = 120
2,367 bar = 125

Hallo Sascha,

vielen Dank für das Lob. Ich habe das ohne Not gemacht, nur weil ich Zweifel hatte und es wissen wollte.
Dein Umbau ist mir viele lieber als die hier im Forum propaierte Abblaser- und Ansaugerei.
Ich glaube aber nicht, dass es etwas bringt, denn wie beschrieben ist die Luft kein Problem.

Hattest du denn Probleme und kannst du die Verbesserung mit Messerten und Vergleichen belegen?
Oder ging es dir mehr um das gute Gefühl.

Ja, die Pumleistung kann ich so ungefähr bestätigen, ich meine aber es sind etwas weniger als 10 m³/h und 7 m Förderhöhe.
Ein Wärmemengenzähler Qn3 liegt zum um- und einbau bereit, ist aber zu klein, und ein Qn6 passt aber nicht rein.

Mal zur Einordung: nur 7,2 m³/h sind im oberen Kühlerschlauch (d=3,5 cm) 2 m/s Strömungsgeschwindigkeit!
Das haut so rein, da bleibt keine Luftblase wo sie nicht sein soll.

Ja, den Druck vor dem Thermostaten habe ich im Betrieb gemessen, danach leider nicht.
Der wäre besonders interessant, ich werde darüber aber nichts schreiben, das lenkt vom Thema ab.

Nach meiner Ansicht stimmen deine Zahlenwerte für Wasser,
für 50/50 Wasser/Glykol liegen sie höher, das ist ja der Vorteil.

4 PSI = 1,276 bar = ca. 115°C
7 PSI = 1,483 bar = ca. 123°C
13 PSI = 1,896 bar = ca. 130°C

Grüße, Marco

[Gyula]

Hi!

Marco, eine tolle Abhandlung, wie man ein leistungsstarkes Kühlsystem realisieren kann!
Ich kenne Kühlsysteme, die im aktiven Kühlkreislauf vollständig entlüftet sind - zB. mein BMW - und sicher auch viele weiteren modernen PKW.
Aber ja, du beschreibst ja dieses Kühlsystem perfekt im unteren Teil deiner Abhandlung. Nur, da ist das Expansionsgefäß auch unter Druck und hat im oberen Teil Luft. Wenn du das natürlich als Luft im Kühlsystem bezeichnest, dann hat auch dieses System Luft, aber nicht im aktiven Kühlkreislauf.

Marco, deine Abhandlung geht aber völlig am Thema vorbei

Die entscheidende Frage ist wohl, ob das Kühlsystem im TR6 mit entlüftetem Kühlkreislauf eine höhere Kühlleistung hat, oder doch der Kühlkreislauf mit Luft.
Marco, Welches Medium kann mehr Wärme aufnehmen / speichern? Wasser oder Luft?
Ich bin für Wasser, bzw Kühlmittel!

Deine Testfahrten befinde ich als einen kleinen Scherz. Ich rede davon, dass ich bei 35 Grad im Schatten auf der Südosttangente in Wien 1,5 Stunden im Stau stehe. Da hat es in der gleißenden Sonne bereits 50 Grad und mehr.
Da spielt der Thermostat keine Rolle mehr, er ist längst geöffnet, Die Wassertemperaturanzeige geht gegen den rechten Anschlag, die Innenraumheizung läuft auf Hochtouren. Es reicht nicht - das Expansionsgefäß ist längst übergelaufen. Zu Hause werde ich feststellen, dass mehr als 2 Liter Wasser fehlen.
Ja, (damals noch) mit Luft kann man kein Kühlsystem im TR6 betreiben. Seit diesem Erlebnis ist mein Kühlkreislauf entlüftet.

Das kannst du auf der Autobahn nicht nachstellen! Und - ein TR4 ist kein TR6....

Warum hat nun der TR6 so viel Luft im System? Ich weiß nicht, was sich die Konstrukteure dabei gedacht haben. Sicher nicht, dass das Auto nach 50 Jahren im Megastau steht. Da waren möglicher Weise Designer am Werk, die die Motorhaube so tief gezogen haben und dadurch der Kühler nach unten wandern musste - keine Ahnung....

Das Kühlsystem ist bei mir seit meinem Erlebnis entlüftet, der Ford Thermostatdeckel ist nur der Bequemlichkeit geschuldet.
Deine Abhandlung ist nichts neues, befindet sich in vielen PKW. Und wenn du dein Kühlsystem derart modernisierst, dann hast du noch ein leistungsfähigeres Kühlsystem

Aber bitte, Marco, versuche nicht uns davon zu überzeugen, dass Kühlsysteme, die eine beachtliche Menge Luft im Kühlkreislauf herumjagen, eine bessere Kühlleistung haben, als solche ohne Luft. Da hilft dir sicher auch Google weiter....

Gyula

[Z320]

Juni 2018,
mein Abscheidesystem war noch nicht installiert, aber die 3 Thermometer,
Rückweg vom Lago Maggiore, 35 Grad im Schatten und kein Schatten,
1 h Stop and Go von Ulm Richtung Drackensteiner Hang.

Genug Luft im System im Umlauf, die Kühlwassertemperatur ist hoch auf Rechtsanschlag.
Alle meine 3 Thermometer auf 120 Grad, dann „999“.

Da hat gar nichts in meinen Überlaufbehälter abgeblasen!

Ansonsten willst du mich mit der besseren Kühlung mit Luft falsch verstehen,
lies bitte nochmal nach was ich schreibe.

Ich werde langfristig mein Abscheidesystem und den Überlaufbehälter abbauen,
Mein TR4A kühlt in allen Situationen mit genug Luft im Kühler gut genug um ohne das alles auszukommen.

Das kannst du jetzt glauben oder nicht, ich werde weiterhin empfehlen aus diesem geschlossenen System kein absichtlich offenes zu machen.

Grüße, Marco

[Z320]

Hallo Guyla,

zu deinem Kühlwasserverlust im Stau folgendes:

Kühlwasser von 20°C auf 100°C erwärmt (für höher Temperaturen habe ich kein Diagramm) hat einen kubischen Ausdehnungsfaktor von 0,0006/K.
Geschätzt 6 Liter Kühlwasser dehnen sich somit um 80 K x 0,006/K x 6 Liter = 0,3 Liter aus, nicht mehr.

Du kannst nur dann 2 Liter erlieren, wenn Dampf mit ins Spiel kommt und das Kühlwasser raus drückt --> dein TR6 muss gekocht haben.
Sascha hat die Dampfdrücke für Wasser und ich für 50/50 Mix oben dokumentiert.

Du hast / hattest entweder zu wenig Glykol im Mix und / oder fährst einen 7 PSI Kühlerdeckel.
Mein TR4A kam mit einen 13 PSI-Deckel daher, den habe ich gelassen und das ist für mich persönlich auch gut so.

Meine einzigen Verbesserungen sind ein BMW 1602 Lüfterflügel (üblich, hatte mein TR auch schon)
und ein Lüftergehäuse zur Reduzierung der radialen Lüftungsverluste.

Ich wünsche dir auf deinem Weg viel Erfolg
Marco