Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Подогрев двигателя как работает


виды подогревателей и принцип работы

Предпусковой подогреватель двигателя устанавливается на различные виды техники, начиная от гражданских легковых авто и заканчивая тяжелыми грузовиками, спецмашинами и т.д. Оснащение устройством предпускового подогрева двигателя и салона позволяет облегчить запуск ДВС, увеличить ресурс силовой установки и в значительной степени повысить комфорт эксплуатации в зимний период.

На машины, которые не имеют штатно установленного подогревателя, имеется возможность отдельно приобрести  и установить подобное решение. При этом подогрев двигателя можно поставить практически на любую модель автомобиля. Главное, правильно подобрать необходимое устройство из тех вариантов, которые имеются в продаже, а также выполнить качественный монтаж.

Далее мы рассмотрим, какие бывают предпусковые подогреватели двигателя, изучим принцип работы предпускового подогрева. Также мы постараемся ответить на вопрос, какие преимущества и недостатки имеет тот или иной тип подогревателей мотор и салона автомобиля из общей группы подобных устройств.

Содержание статьи

Что такое предпусковой подогреватель двигателя и его устройство

Начнем с того, что существует несколько видов подогревателей ДВС, которые отличаются по принципу действия, назначению, производительности, габаритам и ряду других параметров и характеристик. Как правило, зачастую подогреватели делят на:

  • жидкостные автономные;
  • электрические;

Теперь давайте рассмотрим эти решения более подробно. Итак, самым распространенным вариантом является автономный предпусковой подогреватель двигателя жидкостной. Многие водители хорошо знают такие устройства по брендам  Webasto, Hydronic, Теплостар и т.д.

Обратите внимание, автономные предпусковые подогреватели делятся на жидкостной и воздушный. Жидкостной подогрев предназначается для обогрева двигателя перед запуском, а также для прогрева салона. Воздушный обогреватель позволяет подогревать только салон, то есть проблема холодного запуска ДВС в этом случае не решается.

При этом оба типа обогревателей являются автономными. Устройства осуществляют забор топлива (бензин, солярка) из  основного бака или отдельного резервуара (идет в комплекте с  автономным отопителем). Далее происходит сжигание этого топлива в небольшой камере сгорания.

Данные решения являются экономичными, так как расход топлива небольшой, также потребляется минимум электроэнергии, подогреватели отличаются сниженным уровнем шума во время работы. Еще следует отметить универсальность, так как поставить отопитель можно на бензиновый, дизельный, газовый или газодизельный двигатель, мотор с ГБО и т.д.

Как правило, автономные предпусковые подогреватели устанавливают в моторном отсеке, после чего  они также подключаются к системе охлаждения двигателя. Воздушный отопитель в таком подключении не нуждается. Устройство ставят в салоне, так как его задача не греть ОЖ, а подать подогретый воздух в воздуховоды.

Как работает предпусковой подогреватель двигателя автономный

Начнем с того, что жидкостной отопитель представляет собой готовый монтажный комплект. Основными элементами являются:

  • котел с камерой сгорания;
  • жидкостной радиатор;
  • магистрали для подачи топлива;
  • насос для подкачки горючего;
  • насос жидкостной;
  • термореле;
  • электронный блок отопителя;
  • органы управления;

Итак, после того, как на устройство приходит сигнал о запуске, электрический ток начинает подаваться на исполнительный мотор. Такой двигатель приводит в действие специальный топливный насос, который входит в конструкцию отопителя. Параллельно начинает работать и вентилятор. Насос накачивает горючее, после чего топливо испаряется в испарителе. Также в отопитель поступает воздух.

В результате образуется топливно-воздушная смесь, которая поступает в камеру сгорания  и воспламеняется от искры на свече зажигания. Тепловая энергия, которая образуется после сгорания, через специальный теплообменник отдается охлаждающей жидкости в системе охлаждения.

Сама ОЖ при этом циркулирует. Циркуляция становится возможной благодаря работе подкачивающего насоса, который входит в конструкцию отопителя. Таким образом, подогретая и циркулирующая по рубашке охлаждения жидкость способна передать тепло холодному двигателю.

После того, как нагрев ОЖ составит 30 градусов по Цельсию, в автоматическом режиме включается вентилятор штатного отопителя (печки) в салоне. В результате нагретый воздух подается в салон автомобиля.  Затем, когда антифриз или тосол разогреется до 70 градусов,  интенсивность подачи топлива в отопитель уменьшается для экономии горючего. Если ОЖ снова остынет до 55 градусов, весь описанный выше процесс повторится.

Если же говорить о воздушных отопителях, в этом устройстве горелка нагревает только воздух, при этом не греет охлаждающую жидкость. В автоматическом режиме  устройство «ориентируется» по показателю температуры воздуха в салоне или кабине. Другими словами, отопитель поддерживает ту или иную температуру воздуха, которую задал пользователь, а также работает столько времени, сколько запрограммировал водитель.

Как  жидкостные, так и воздушные отопители комплектуются различными органами управления, что позволяет управлять устройством не только из салона ТС, но и дистанционно. Среди основных функций следует выделить возможность автоматического включения  предпускового подогревателя по таймеру, запуск отопителя удаленно с брелка или при помощи мобильного телефона.

Принцип работы электрического подогрева двигателя

Электрический подогреватель является спиралью, которая вкручивается в блок цилиндров двигателя. Электрическая спираль ставится вместо заглушки в блоке. Принцип работы достаточно прост. Через спираль проходит ток, спираль нагревается, что и позволяет в результате нагреть тосол или антифриз. Циркуляция ОЖ и распределение тепла происходит естественным путем (за счет конвекции).

Отметим, что такой прогрев менее эффективен, а также занимает много времени. Также важно понимать, что хотя электрический предпусковой подогреватель двигателя является  более доступной  и простой альтернативой, однако  в значительной степени проигрывает воздушным и жидкостным отопителям.

Дело в том, что электроподогрев двигателя не является автономным. Устройство питается от внешней розетки, что во многих случаях становится  существенным недостатком. Еще одним минусом можно считать то, что такое решение потребляет достаточно много электрического тока.

Чтобы обеспечить нагрев ОЖ до определенной температуры и дальнейшее поддержание такой температуры, владелец сам задает температурный диапазон. Если просто, в комплекте идет таймер, что позволяет установить нужную температуру. После того, как ОЖ будет прогрета до нужного значения, спираль отключается.

Затем, когда температура жидкости снизится до определенного порога, устройство снова включится в автоматическом режиме. Еще отметим, что электрообогреватель позволяет прогреть не только двигатель, но и салон. После нагрева ОЖ включается штатный вентилятор печки, после чего теплый воздух идет из воздуховодов. Также имеется возможность реализовать подзарядку АКБ параллельно предпусковому подогреву силового агрегата.

Подогрев двигателя при помощи теплового аккумулятора

Данный тип обогревателей двигателя менее распространен по сравнению с другими аналогами. Подобные решения на рынке представлены системами Гольфстрим, Автотерм и т.д.

Принцип работы указанных тепловых аккумуляторов сводится к тому, что после прогрева ОЖ в результате работы двигателя, тосол или антифриз накапливается в специальной емкости, где остается горячим до 48 часов. При очередном запуске холодного мотора теплая жидкость поступает в систему охлаждения, что позволяет быстро прогреть двигатель и салон.

Предпусковой подогреватель двигателя: плюсы

Как известно, износ двигателя наиболее интенсивен в момент его запуска. При этом низкие температуры влияют на вязкость моторного масла (смазка густеет), смазывающие и защитные свойства ухудшаются.

В результате после холодного пуска усиливается трение, в первые секунды нагруженные детали испытывают масляное голодание. Зачастую быстрее всего изнашиваются элементы КШМ, ЦПГ и ГРМ. При этом возможность избежать холодного пуска и быстрый прогрев ДВС до рабочих температур позволяет говорить о том, что двигатель эксплуатируется в щадящем режиме.

Как видно, наличие автономного или электрического подогревателя позволяет увеличить срок службы мотора, снизить расходы на топливо и повысить экологичность силовых агрегатов. Также удается добиться повышения комфорта во время эксплуатации ТС в зимний период.

Читайте также

  • Гидроник, Вебасто или Бинар/Планар

    Особенности выбора предпусковых подогревателей Вебасто и Гидроник. Характеристики, установка и стоимость, гарантийные обязательства. Какой отопитель лучше.

Как работают тепловые двигатели?

Реклама

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 23 сентября 2019 года.

В наш век топливных элементов и электромобили, паровозы (и даже автомобили с бензиновым двигателем) могут показаться ужасно старой технологией. Но взгляните шире на историю, и вы увидите, что даже самые старые паровой двигатель действительно очень современное изобретение. Люди были используя инструменты для умножения их мышечной силы на что-то вроде 2.5 миллион лет, но только за последние 300 лет или около того мы усовершенствовались искусство создания "мышц" - машин с приводом от двигателя - которые работают все сами по себе. Говоря иначе: люди были без двигатели для более чем 99,9 процентов нашего существования на Земле!

Теперь у нас есть двигатели, без которых мы, конечно, не могли бы их. Кто мог представить жизнь без машин, грузовиков, кораблей или самолеты - все они приводятся в движение мощными двигателями. И двигатели не просто перемещайте нас по всему миру, они помогают нам радикально изменить его.От мостов и туннелей до небоскребов и плотины, практически каждое крупное здание и сооружение люди сделали в последние пару веков был построен с помощью двигатели - краны, экскаваторы, самосвалы и бульдозеры среди их. Двигатели также подпитывают современную сельскохозяйственную революцию: огромная доля всех наших пищу теперь собирают или транспортируют с использованием мощности двигателя. Двигатели не заставляют мир идти раунд, но они участвуют практически во всем остальном, что происходит на нашей планете.Давайте внимательнее посмотрим на то, что они и как они работай!

Работа: Основная концепция теплового двигателя: машина, которая преобразует тепловую энергию в работу, переключаясь между высокой температурой и более низкой. Типичный тепловой двигатель приводится в действие с помощью топлива (внизу слева) и использует расширяющийся сжимающийся поршень (вверху в центре) для передачи энергии топлива на вращающееся колесо (внизу справа).

Что такое тепловой двигатель?

Двигатель - это машина, которая вращает энергия заперта в топливе в силу и движение.Угля нет очевидное применение Кто угодно: это грязные, старые, каменистые вещи, похороненные под землей. Сожги это в двигатель, однако, и вы можете выпустить энергию, которую он содержит силовые машины, машины, лодки или локомотивы. То же самое верно других видов топлива, таких как природный газ, бензин, древесина и торф. поскольку двигатели работают на сжигании топлива для выделения тепла, иногда они под названием тепловых двигателей . Процесс сжигания топлива включает в себя химическая реакция называется сгоранием , где топливо горит в кислород в воздухе, чтобы сделать углекислый газ и пар.(Как правило, двигатели загрязняют воздух, потому что топливо не всегда на 100% чистое и не сгорает идеально.)

Существует два основных типа тепловых двигателей: внешнего сгорания и внутреннего сгорание:

  • В двигателе внешнего сгорания топливо горит снаружи и вдали от основного долота двигателя, где сила и движение производятся. Паровой двигатель - хороший пример: угольный пожар на одном конце, который нагревает воду, чтобы сделать пар.Пар подается в прочный металлический цилиндр , где он перемещается плотно прилегающий поршень называется поршнем взад и вперед. движущийся поршень работает независимо от того, к чему подключен двигатель (возможно, заводская машина или колеса локомотива). Это внешний двигатель внутреннего сгорания, потому что уголь горит снаружи, а некоторые расстояние от цилиндра и поршня.
  • В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндр В типичном автомобильном двигателе, например, есть что-то вроде четырех-шести отдельных цилиндров, внутри которых бензин постоянно горит кислородом для выделения тепловой энергии. цилиндры «стреляют» попеременно, чтобы двигатель стабильная подача энергии, которая приводит в движение колеса автомобиля.

Двигатели внутреннего сгорания, как правило, гораздо более эффективны, чем внешние двигатели внутреннего сгорания, потому что энергия не теряется, передавая тепло от огонь и котел к цилиндру; все происходит в одном месте.

Иллюстрации: В двигателе внешнего сгорания (таком как паровой двигатель) топливо горит снаружи цилиндра, и тепло (обычно в форме горячего пара) должно быть передано по трубам на некоторое расстояние.В двигателе внутреннего сгорания (например, автомобильном двигателе) топливо сгорает прямо внутри цилиндров, что гораздо более эффективно.

Как двигатель работает на машине?

Двигатели используют поршни и цилиндры, поэтому мощность, которую они производят, непрерывное движение вперед-назад, двухтактный или с возвратно-поступательным движением движение. Проблема в том, что многие машины (и практически все транспортные средства) полагаются на колесах, которые вращаются вокруг и вокруг - другими словами, вращаются движение. Существуют различные способы поворота возвратно-поступательного движения движение во вращательное движение (или наоборот).Если вы когда-либо смотрели паровой двигатель бродит, вы заметили, как колеса приводится в движение кривошипом и шатуном: просто рычажная связь, которая соединяет одну сторону колеса с поршнем, так что колесо вращается, поршень качает взад и вперед.

Альтернативный способ преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение это использовать механизмы. Это то, что гениальный шотландский инженер Джеймс Уотт (1736–1819) решил сделать это в 1781 году, когда он обнаружил кривошипно-шатунный механизм, который он Нужно было использовать в его улучшенной конструкции паровой двигатель, по сути, уже защищен патентом.Дизайн Ватта известен как Солнце и Планета передач) и состоит из двух или более передач колеса, одно из которых (планета) толкается поршнем вверх и вниз стержень, двигаясь вокруг другой шестерни (Солнца) и заставляя его вращаться.


Фото: Два способа преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение: Первое фото: Солнце и планетарный механизм. Когда поршень движется вверх и вниз, шестерни вращаются. Второе фото: проблема преобразования вверх-вниз в круговое движение просто решается на этом токарном станке с ножным приводом.Когда вы нажимаете вверх и вниз на педаль (ножную педаль), вы заставляете струну подниматься и опускаться. Это делает вал, к которому прикреплена колонна, чтобы вращаться со скоростью, приводя в действие токарный станок и сверло или другой инструмент, прикрепленный к нему. Обе фотографии сделаны в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия.

Некоторые двигатели и машины должны превратить вращательное движение в возвратно-поступательное движение. Для этого вам нужно что-то, что работает в обратный путь к коленчатому валу, а именно - кулачок. Камера - это некруглое (обычно яйцевидное) колесо, которое имеет нечто вроде бар отдыхает на нем.Когда ось поворачивает колесо, колесо заставляет бар подниматься и опускаться. Не можете представить это? Попробуйте представить автомобиль с колесами яйцевидной формы. По мере движения колеса (кулачки) поворачиваются, как обычно, но кузов автомобиля отскакивает и в то же время вниз - поэтому вращательное движение производит возвратно-поступательное движение (подпрыгивание) у пассажиров!

кулачки работают на всех видах машин. Там есть камера в электрическая зубная щетка, которая делает щетка движется вперед и назад, когда внутри вращается электрический двигатель.

Типы двигателей

Фото: внешнее сгорание: этот стационарный паровой двигатель использовался для подачи природного газа в дома людей с 1864 года. Снимок сделан в Think Tank.

Существует полдюжины или около того основных типов двигателей, которые вырабатывают энергию при сжигании топлива:

Двигатели внешнего сгорания

Балочные двигатели (атмосферные двигатели)

Первые паровые двигатели были гигантскими машинами, которые заполняли целые здания. и они обычно использовались для откачки воды из затопленных шахт.Впервые англичанин Томас Ньюкомен (1663 / 4–1729) в начале 18-го века, они имели один цилиндр и поршень, прикрепленный к большой балке, которая качалась взад и вперед. Тяжелая балка обычно наклонялась вниз, чтобы поршень находился высоко в цилиндре. Пар был закачан в цилиндр, затем брызнула вода, охладившись пар, создавая частичный вакуум и заставляя луч отклониться назад Другой способ, прежде чем процесс был повторен. Лучевые двигатели были важным технологическим достижением, но они были слишком большими, медленными и неэффективными для питания заводских машин и поездов.

Artwork: Как работает атмосферный (лучевой) двигатель (упрощенно). Двигатель состоит из тяжелой балки (серого цвета), установленной на башне (черного цвета), которая может качаться вверх и вниз. Обычно балка наклоняется вниз и вправо под весом насосного оборудования, прикрепленного к нему. Водогрейный котел (1) выпускает пар (2) в цилиндр (3). Когда цилиндр полон, из бака (4) поступает холодная вода. Это конденсирует пар, создавая более низкое давление в цилиндре.Поскольку атмосферное давление (воздух) над поршнем выше, чем давление под ним, поршень толкается вниз, вся балка наклоняется влево, а насос поднимается вверх, вытягивая воду из шахты (5).

Паровые двигатели

В 1760-х годах Джеймс Уотт значительно улучшил паровой двигатель Newcomen, сделав его меньше, эффективнее, мощнее и эффективнее двигатели в более практичные и доступные машины. Работа Ватта привела к стационарному пару двигатели, которые могут быть использованы на заводах и компактные движущиеся двигатели это может привести в движение паровозы.Подробнее читайте в нашей статье о паровых двигателях.

двигателей Стирлинга

Не все двигатели внешнего сгорания огромны и неэффективны. Шотландский священник Роберт Стерлинг (1790–1878) изобрел очень умного двигатель, который имеет два цилиндра с поршнями, приводящими в действие два шатуна за рулем одного колеса. Один цилиндр постоянно остается горячим (нагревается от внешней энергии источник, который может быть что угодно от угольного огня до геотермальной энергии снабжения), в то время как другой остается постоянно холодным. Двигатель работает шаттл того же объема газа (постоянно запечатанный внутри двигатель) назад и вперед между цилиндрами через устройство под названием регенератор , который помогает сохранить энергию и значительно увеличивает КПД двигателя.Двигатели Стирлинга не обязательно включают сгорание, хотя они всегда получают питание от внешнего источника тепла. Узнайте больше в нашей основной статье о двигателях Стирлинга.

Фото: машинный зал в Think Tank (музей науки в Бирмингеме, Англия) представляет собой удивительную коллекцию энергетических машин, построенных в 18 веке. Среди экспонатов - огромный паровой двигатель Smethwick, самый старый работающий двигатель в мире. Это не показано на этой фотографии, в основном потому, что она была слишком большой, чтобы фотографировать!

Двигатели внутреннего сгорания

Бензиновые (бензиновые) двигатели

В середине 19 века несколько европейских инженеров, включая Француз Жозеф Этьен Ленуар (1822–1900) и немец Николаус Отто (1832–1891) усовершенствованные двигатели внутреннего сгорания, которые горели бензин.Это был короткий шаг для Карла Бенца (1844–1929) подключить один из этих двигателей к трехколесному перевозки и сделать первый в мире бензиновый автомобиль. Читать далее в нашей статье о автомобильных двигателях.

Фото: мощный бензиновый двигатель внутреннего сгорания от спортивного автомобиля Jaguar.

Дизельные двигатели

Позже, в 19 веке, другой немецкий инженер, Рудольф Дизель (1858–1913), понял, что он мог сделать гораздо более сильный внутренний двигатель внутреннего сгорания, который может работать на всевозможных видах топлива.В отличие от бензиновых двигателей, дизельные двигатели сжимают топливо в гораздо большей степени он самопроизвольно загорается и выделяет тепловую энергию заперт внутри. Сегодня дизельные двигатели по-прежнему являются машинами выбора для вождения тяжелые транспортные средства, такие как грузовики, корабли и строительные машины, а также множество легковых автомобилей. Подробнее читайте в нашей статье о дизельных двигателях.

Роторные двигатели

Одним из недостатков двигателей внутреннего сгорания является то, что они нужны цилиндры, поршни и вращающийся коленчатый вал, чтобы использовать их Мощность: цилиндры неподвижны, а поршни и коленвал постоянно в движении.Роторный двигатель - это принципиально другой дизайн двигателя внутреннего сгорания, в котором «цилиндры» (которые не всегда цилиндры образный) вращаться вокруг того, что фактически является неподвижным коленчатым валом. Хотя роторные двигатели датируются 19 веком, возможно, Наиболее известным дизайном является относительно современный роторный двигатель Ванкеля , особенно используется в некоторых японских автомобилях Mazda. Статья Википедии о Роторный двигатель Ванкеля хорошее введение с небольшой блестящей анимацией.

Двигатели в теории

Фото: паровые двигатели по своей сути неэффективны.Работа Карно говорит нам, что для максимальной эффективности пар в двигателе как это должно быть перегрето (так что это выше его обычная температура кипения (100 ° C), а затем позволялось расширяться и охлаждаться в цилиндрах как можно больше, так что он отдает столько энергии, сколько может поршням.

Пионерами двигателей были инженеры, а не ученые. Ньюкомен и Уатт были практическими, практическими «делателями», а не царапающими голову теоретическими мыслителями. Только в 1824 году появился француз Николя Сади Карно (1796–1832 гг.), То есть более чем через столетие после того, как Ньюкомен построил свой первый паровой двигатель, была предпринята попытка понять теорию. о том, как работают двигатели и как их можно улучшить с действительно научной точки зрения.Карно был заинтересован в выяснении, как двигатели могут быть сделаны более эффективными (в другими словами, как больше энергии может быть получено из того же количества топлива). Вместо того, чтобы возиться с настоящим паровым двигателем и пытаться улучшить его методом проб и ошибок (такой подход, который Уатт использовал с двигателем Ньюкомена), он сделал сам теоретический двигатель - на бумаге - и вместо этого играл с математикой.

Цикл Карно

Тепловой двигатель Carnot - довольно простая математическая модель о том, как наилучший поршневой и цилиндровый двигатель может работать в теории, бесконечно повторяя четыре шага, теперь называемые циклом Карно .Мы не будем вдаваться в подробности теории или математики (если вам интересно, посмотрите Страница цикла Карно НАСА и отличные «Тепловые двигатели»: страница «Карнотный цикл» Майкла Фаулера, которая имеет превосходную флеш-анимацию).

Базовый двигатель Карно состоит из газа, заключенного в цилиндре с поршнем. Газ берет энергию от источника тепла, расширяется, охлаждает и выталкивает поршень наружу. Когда поршень возвращается в цилиндр, он сжимает и нагревает газ, поэтому газ завершает цикл с точно таким же давлением, объемом и температурой, с которых он начинал.Двигатель Карно не теряет энергию на трение или его окружение. Это полностью обратимо - теоретически совершенная и совершенно теоретическая модель работы двигателей. Но это многое говорит нам и о реальных двигателях.

Насколько эффективен двигатель?

Что стоит отметить, так это заключение Карно: КПД двигателя (реальная или теоретическая) зависит от максимальной и минимальной температур, между которыми она работает . С математической точки зрения, эффективность двигателя Карно, работающего между Tmax (его максимальной температурой) и Tmin (его минимальная температура):

(Tmax-Tmin) / Tmax

, где обе температуры измеряются в градусах Кельвина (К).Повышение температуры жидкости внутри цилиндра в начале цикла делает его более эффективным; снижение температуры на противоположной границе цикла также делает его более эффективным. Другими словами, действительно эффективный тепловой двигатель работает при максимально возможной разнице температур. Другими словами, мы хотим, чтобы Tmax было как можно выше, а Tmin - как можно ниже. Вот почему такие вещи, как паровые турбины на электростанциях, должны использовать градирни, чтобы максимально охлаждать их пар: именно так они могут получать наибольшее количество энергии от пара и вырабатывать наибольшее количество электроэнергии.В реальном мире движущиеся транспортные средства, такие как автомобили и самолеты, очевидно, не могут иметь ничего общего с градирнями, и трудно достичь низких температур Tmin, поэтому повышение Tmax - это то, на чем мы обычно концентрируемся. Реальные двигатели - в автомобилях, грузовиках, реактивных самолетах и ​​космических ракетах - работают при чрезвычайно высоких температурах (поэтому они должны быть построены из высокотемпературных такие материалы, как сплавы и керамика).

Какая максимальная эффективность двигателя?

Есть ли предел эффективности теплового двигателя? Да! Tmin никогда не может быть меньше нуля (при абсолютном нуле), поэтому, согласно согласно нашему уравнению выше, ни один двигатель не может быть более эффективным, чем Tmax / Tmax = 1, что соответствует 100% эффективности, и большинство настоящие двигатели не приближаются к этому.Если у вас был паровой двигатель, работающий при температуре от 50 ° C до 100 ° C, это было бы около 13 процентов эффективности. Чтобы добиться 100% эффективности, вам нужно охладить пар до абсолютного нуля (-273 ° C или 0K), что, очевидно, невозможно. Даже если бы вы могли охладить его до замерзания (0 ° C или 273K), вы все равно сможете управлять только 27-процентной эффективностью.

Диаграмма

: Тепловые двигатели более эффективны, когда они работают между большими перепадами температур. Предполагая постоянную минимальную ледяную температуру (0 ° C или 273K), эффективность медленно повышается, когда мы поднимаем максимальную температуру.Но обратите внимание, что мы получаем убывающую отдачу: с каждым повышением температуры на 50 ° C эффективность уменьшается с каждым разом. Другими словами, мы никогда не сможем достичь 100-процентной эффективности, просто подняв максимальную температуру.

Это также помогает нам понять, почему более поздние паровые двигатели (впервые разработаны такими инженерами, как Ричард Тревитик) и Оливер Эванс) использовал намного более высокое давление пара , чем те, которые производили такие люди, как Томас Ньюкомен. Двигатели высокого давления были меньше, легче и их было легче устанавливать на движущихся транспортных средствах, но они также были гораздо более эффективными: при более высоких давлениях вода кипит при более высоких температурах, и это дает нам большую эффективность.При двойном атмосферном давлении вода кипит при температуре около 120 ° C (393K), что дает эффективность 30 процентов с минимальной температурой 0 ° С; при четырехкратном атмосферном давлении температура кипения составляет 143 ° С (417 К), а КПД близок к 35%. Это большое улучшение, но все еще далеко от 100 процентов. Паровые турбины на электростанциях используют действительно высокое давление (более 200-кратное атмосферное давление) это типично). При 200 атмосферах вода кипит при температуре около 365 ° C (~ 640 К), что дает максимальную теоретическую эффективность около 56%, если мы также можем охлаждать воду вплоть до замерзания (и если нет других потерь тепла или неэффективности).Даже в этих экстремальных и идеальных условиях мы все еще очень далеки от 100% эффективности; реальные турбины с большей вероятностью достигают 35–45 процентов. Сделать эффективные тепловые двигатели гораздо сложнее, чем кажется!

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Один из лучших способов понять движки - это посмотреть их анимацию на работе. Вот два хороших сайта, которые исследуют множество различных движков:

  • Анимированные движки: Этот великолепный сайт охватывает практически все виды движков, о которых вы только можете подумать, с понятными анимациями и очень четкими письменными описаниями.
  • Посмотрите на двигатели в действии: коллекция очень красиво нарисованных анимаций реальных двигателей из Лондонского музея науки. (Архивировано с помощью Wayback Machine.)

Книги

Вступительное слово
  • Шесть легких пьес Ричарда П. Фейнмана. Пингвин, 1998. Глава 4 - очень оригинальное объяснение сохранения энергии, включая довольно простое объяснение того, почему ни один двигатель или машина не является более эффективным, чем полностью обратимый (идеальный).
Более сложный
детские книги

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты.

Статьи с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным наказаниям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2019. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Следуйте за нами

Поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать об этом друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2019) Двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/engines.html. [Доступ (Введите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте ...

,

Как работает реактивный двигатель

Возможно, вы задавались вопросом, как работает реактивный двигатель, но отказались от мысли, что вы сможете понять ракетостроение. Но на самом деле это простая концепция, которая поразит человека рядом с вами на вашем следующем рейсе. Итак, мы собираемся объяснить вовлеченные процессы, чтобы каждый мог получить хорошее представление о принципах, лежащих в основе реактивных двигателей.

Реактивные двигатели, чаще используемые для самолетов, представляют собой тип газотурбинного двигателя.Теперь вы можете знать паровые турбины, где топливо сжигается для производства высокотемпературного протекающего пара, который приводит в движение турбину, а затем вращает вал, прежде чем будет выпущен из системы. Поворот этого вала является выходной мощностью, и именно это вращение приводит в движение вращающийся объект. Газовая турбина напоминает те же основные принципы, однако за работу турбины отвечает газ под давлением. В реактивных двигателях высокотемпературный газ под давлением обеспечивает вращение компрессора спереди, но, что более важно, то, что выпускается из системы, вылетает сзади на высоких скоростях, создавая то, что известно как тяга.

Проще говоря, у реактивных двигателей есть ядро, которое разделено на три основные части:

  • Компрессор - в передней части двигателя расположены лопасти вентилятора, некоторые вращающиеся (роторы) и некоторые статические (статоры), которые всасывают воздух в двигатель. Существует множество рядов лопастей, и, когда воздух проходит мимо каждого ряда, он становится все более герметичным и температура повышается.
  • Камера сгорания - этот сжатый воздух затем распыляется с топливом (чаще всего Jet A или Jet A-1, которые имеют керосинового типа), а затем электрическая искра зажигает смесь топлива и воздуха в камере.Это приводит к тому, что смесь воздуха и топлива сгорает, что значительно увеличивает давление и температуру.
  • Турбины - горячий сжатый газ вытягивается из двигателя задней турбиной, которая забирает энергию из газа и вызывает падение давления и температуры. Когда давление снижается, газ течет быстрее (подумайте о том, чтобы отпустить надувной баллон). Энергия от газа, который приводит в движение заднюю турбину, обеспечивает вращение компрессора, который всасывает воздух спереди.

Высокоскоростные газы, выпускаемые через заднее сопло, вызывают тягу. Чтобы понять это, мы ссылаемся на третий закон движения Ньютона: для каждого действия существует равная и противоположная реакция. Когда газ вырывается из спины, вперед направляется равная и противоположная сила. Подумайте о том, когда вы толкаете стену бассейна, чтобы скользить в противоположном направлении; даже если сила вашего толчка направлена ​​к стене, равная и противоположная сила реакции заставляет вас двигаться в противоположном направлении.

При скорости около 400 миль в час один фунт тяги равен одной лошадиной силе, но на более высоких скоростях это соотношение увеличивается, а фунт тяги превышает одну лошадиную силу. На скорости менее 400 миль в час это соотношение уменьшается. Эта сила позволяет большим самолетам, таким как 747, летать со скоростью до 600 миль в час.

Существуют также различные типы реактивного двигателя, такие как турбовинтовой двигатель. Вы узнаете, является ли это турбовинтовым двигателем с помощью больших выталкивающих винтов в передней части, который отвечает за тягу, так как большая часть энергии от газа передается в компрессор задними турбинами, поэтому воздействующий газ не отвечает за тяга.

Turboshaft - это тип вертолетов, вертолетов, силовых установок и даже танка M1. Процесс аналогичен турбовинтовому двигателю, однако вместо привода гребных винтов вращающийся вал может питать различные устройства, такие как насосы, генераторы, колеса и вообще все, что вращается.

Современные большие самолеты используют турбовентилятор High-Bypass Turbofan, который похож на стандартный турбореактивный двигатель, за исключением того, что большой вентилятор спереди всасывает больше воздуха в двигатель.Однако не весь воздух проходит через компрессор и турбины, при этом большая часть воздуха фактически проходит через сердечник и проходит через каналы снаружи от сердечника (в среднем в 5 раз больше воздуха обходится, чем фактически проходит через сердечник). Они более эффективны, особенно на дозвуковых скоростях (т. Е. Ниже скорости звука, 768 миль в час), а также намного тише, при этом все еще имея способность разгоняться с более тяжелой скоростью, чем локомотив, от 0 до 200 миль в час менее чем за 60 секунд.

,

Как работают системы отопления и вентиляции автомобиля

Типичная система отопления

Современный автомобиль имеет систему вентиляции, которая обеспечивает постоянный проход свежего воздуха, нагретого при необходимости.

Современные автомобили имеют постоянный приток свежего воздуха, который сохраняет приятную внутреннюю атмосферу даже при закрытых окнах. Поступающий воздух может быть нагрет двигатель держать окна вдали от тумана и салона автомобиля при выбранной температуре.

Расход воздуха

Воздух поступает в большой воздуховод в передней части автомобиля, который расположен таким образом, что при движении автомобиля точка входа находится в зоне высокого давления и нагнетается воздух. Оттуда он поступает в нагреватель, который при необходимости нагревает его. , Еще одна распространенная точка входа через решетки в верхней части капота.

Воздух попадает в салон автомобиля через передние колодцы и через вентиляционные отверстия панель приборов , Вентиляционные отверстия могут быть отрегулированы так, чтобы указывать на лица пассажиров на передних сиденьях.

У некоторых автомобилей также есть воздуховоды в области заднего сидения.

Прорези на выступе в нижней части ветрового стекла - и, в более поздних автомобилях, передними боковыми окнами - позволяют потоку теплого воздуха дуть на стекло, чтобы предотвратить запотевание.

На более поздних автомобилях все точки входа имеют закрылки для открытия и закрытия по мере необходимости.

Сзади есть вентиляционные отверстия снаружи. Они находятся в зоне низких давление когда машина движется, и, таким образом, вытягивайте воздух, тем самым создавая постоянный сквозной поток.

Обогреватель

В автомобиле с водяным охлаждением корпус нагревателя содержит матрицу - небольшую радиатор - что берет горячую воду из двигатель через шланг ,

Поступающий воздух проходит через матрицу с подогревом воды и нагревается.

Также есть электрический поклонник , который может быть включен для продувки воздуха через систему, когда автомобиль стоит, или когда требуется дополнительная вентиляция.

Вентилятор можно настроить для работы на разных скоростях в зависимости от необходимости.

Два метода контроля тепла

Водоклапанная система отопления

В нагревателе, работающем от водяного клапана, весь воздух проходит через матрицу. Температура матрицы контролируется путем регулирования количества горячей воды, проходящей через нее.

Система воздушного смешения

В воздухонагревателе с подогревом матрица имеет постоянную температуру - теплый воздух из нее смешивается с холодным воздухом, когда регулируемые по температуре заслонки открываются и закрываются.

Температура, до которой нагревается воздух, контролируется водой клапан или система смешивания воздуха. Тип водяного клапана встречается в основном на более ранних автомобилях.

Контроль температуры на приборной панели работает краном, который пропускает больше или меньше горячей воды через матрицу. Настройка медленно реагирует на изменения и ее трудно точно регулировать.

Система смешивания воздуха имеет матрицу, которая постоянно нагревается. Регулятор температуры открывает и закрывает заслонки, которые смешивают нагретый воздух с холодным воздухом снаружи.

В любой системе могут быть дополнительные заслонки для обеспечения отдельной подачи холодного воздуха в вентиляционные отверстия, даже когда остальная часть системы подает теплый воздух.

Клапаны управления воздушным движением внутри коробки обогревателя могут перемещаться механически с помощью сдвижных ручек на панели управления, которые связаны с клапанами кабелями.

В более дорогих автомобилях могут использоваться элементы управления с усилителем вакуум на входе многообразие действуя на диафрагма как в тормоз сервопривод (Видеть Как работает тормозная система ).

Автомобили с воздушным охлаждением

В автомобилях с с воздушным охлаждением В двигателях воздух для обогревателя салона можно обогревать, обдувая его вокруг плавников выхлопной коллектор ,

Нагретый воздух смешивается до нужной температуры с помощью системы смешивания воздуха, включая термочувствительный клапан, который поддерживает постоянную температуру и комфортный уровень для пассажиров.

При необходимости воздух может быть нагрет в результате сжигания бензина с электрическим зажиганием теплообменник ,

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.