Dalej na nafcie, czy na benzynie?

nafta_benzyna_m

Rysunek z książki „Benzyny samochodowe i lotnicze”.

 

Jakiś czas temu przeczytałem książkę Benzyny samochodowe i lotnicze. Autorzy książki to Czesław Kaczmarski i Jan Karczmarski (Kaczmarski?), książka została wydana w 1959 roku przez Wydawnictwo Komunikacyjne. W książce tej poruszono pewne, dość interesujące, zagadnienie. Zagadnienie to brzmi: czy większy zasięg będzie mieć samolot napędzany benzyną, czy może samolot napędzany naftą?

Przyjmijmy że mamy dwa takie same samoloty, napędzane takim samym silnikiem. Załóżmy że silnik w obu samolotach jest tak samo wyregulowany. Przyjmijmy też że ów silnik może pracować zarówno na benzynie, jak i na nafcie. Który z samolotów będzie mieć większy zasięg, przy takich wstępnych założeniach? Otóż okazuje się że to zależy.

Najpierw rozpatrzmy przypadek w którym oba samoloty mają w zbiornikach po 500 kilogramów paliwa. Przy takim założeniu, należy brać pod uwagę wagową wartość opałową obu paliw. Zgodnie ze wspomnianą książką, wagowa wartość opałowa benzyny wynosi 10 600 kcal/kg (kilokalorii na kilogram), a wartość opałowa nafty 10 200 kcal/kg. Czyli benzyna ma około 3,9% większą wagową wartość opałową od nafty. Oznacza to że w rozpatrywanym przypadku, samolot napędzany benzyną, będzie mieć około 3,9% większy zasięg, od samolotu napędzanego naftą.

Czy to oznacza że przy wstępnych założeniach (dwa takie same samoloty, taki sam silnik w obu samolotach) samolot napędzany benzyną będzie mieć zawsze większy zasięg od samolotu napędzanego naftą? Otóż nie. Rozpatrzmy teraz sytuację w której oba samoloty tankujemy do pełna, z czego jeden samolot benzyną, a drugi naftą. Załóżmy też że zbiorniki paliwa w obu samolotach mają taką samą pojemność (dajmy na to, że mieszczą maksymalnie 1000 litrów paliwa). W takim przypadku istotna jest nie wagowa wartość opałowa obu paliw, lecz ich objętościowa wartość opałowa.

Policzmy więc objętościową wartość opałową benzyny i nafty. Zgodnie ze wspomnianą na początku wpisu książką, masa litra benzyny wynosi 0,730 kg, a masa litra nafty 0,830 kg (nafta ma większą gęstość od benzyny). Tym samym objętościową wartość opałową benzyny można wyliczyć stosując następujące równanie: 10 600 kcal/kg x 0,730 kg = 7738 kcal/l (kcal/l oznacza kilokalorii na litr). Teraz równanie dzięki któremu można wyliczyć objętościową wartość opałową nafty: 10 200 kcal/kg x 0,830 kg = 8466 kcal/l. Wychodzi więc na to że objętościowa wartość opałowa nafty jest o około 9% większa względem objętościowej wartości opałowej benzyny. Tak więc w rozpatrywanym przypadku (jeden samolot zatankowany do pełna benzyną, drugi zatankowany do pełna naftą, oba samoloty mają zbiorniki paliwa o takiej samej objętości) zasięg samolotu napędzanego naftą będzie o około 9% większy względem zasięgu samolotu napędzanego benzyną.

Ujmując to innymi słowami, nafta ma większą objętościową wartość opałową od benzyny, bowiem większa gęstość nafty równoważy z nawiązką jej (nafty) mniejszą wagową wartość opałową.

Dodam że powyższe rozważania zawierają pewne uproszczenia- przykładowo, nie brano w nich pod uwagę tego że samolot zatankowany 1000 litrami nafty będzie cięższy od samolotu zatankowanego 1000 litrami benzyny, a przecież większa masa samolotu (bądź innego pojazdu) powinna mieć negatywny wpływ na jego zasięg.

 

Reklamy
Dalej na nafcie, czy na benzynie?

Kiedyś to były Mercedesy!

Dziś wpis dotyczący trwałości i niezawodności samochodów osobowych, a konkretnie pojazdów marki Mercedes-Benz. Jak pewnie wielu innych czytelników tego bloga, wielokrotnie spotykałem się z tezą, zgodnie z którą stare modele Mercedesa były bardziej trwałe i niezawodne, od modeli współczesnych. Ostatnio przeczytałem jednak pewną książkę, której fragment zdaje się sugerować, że narzekanie na trwałość współczesnych Mercedesów, przy jednoczesnym chwaleniu leciwych modeli tej marki, to nie jest domena czasów współczesnych.

Jaka to była książka? Otóż była to biografia Stanisława Lema, polskiego pisarza science fiction. Konkretnie chodzi mi o książkę Lem. Życie nie z tej ziemi, napisaną przez Wojciecha Orlińskiego. Wynika z niej że Stanisław Lem w 1973 roku kupił nowego Mercedesa W114 w wersji 280 2.8. Pojazd wyposażony był w sześciocylindrowy benzynowy silnik rzędowy o pojemności 2778 centymetrów sześciennych, moc maksymalna tego silnika wynosiła 130 koni mechanicznych. Przy czym czytając książkę Orlińskiego można dojść do wniosku że Lem nie był zbytnio zadowolony z niezawodności swojego pojazdu. Poniżej cytat z książki, dotyczący wspomnianego Mercedesa:

Po roku skarżył się Čepaitisowi, że mercedesów już nie robią tak solidnych jak kiedyś (jestem swoją drogą ciekaw, czy firma Daimler AG ustaliła, w którym roku po raz pierwszy sformułowano tę skargę; typował bym rok 1902). Pisał: „najpierw się dmuchawa popsuła, potem coś z hamulcem, a po skręceniu śrubek okazało się, że w nim coś skrzypi i piszczy jakby słowik w puszcze od konserw”.

 

Cóż, przypomina mi się anegdota, zgodnie z którą wśród wszelkiego rodzaju tekstów znalezionych przez archeologów, jeden z najstarszych zawiera narzekanie na współczesną (czy raczej ówczesną) młodzież.

 

 

Kiedyś to były Mercedesy!

Polskie samochody w Lęborku

Dziś kolejny wpis przeznaczony dla czytelników lubiących blog Tymona Grabowskiego. Otóż w Lęborku znajduje się miejsce, które powinno zaciekawić miłośników wspomnianego bloga. W miejscu tym zobaczyć można sporo samochodów polskiej produkcji. W sumie to nawet więcej niż sporo. Poniżej zamieszczam zdjęcia przedstawiające ów miejsce. Najpierw kilka wykadrowanych zdjęć, na końcu natomiast głównie zdjęcia sprzed wykadrowania.

 

LPS_1SM

 

LPS_7SM

 

LPS_2SM

 

LPS_3SM

 

LPS_4SM

 

LPS_5SM

 

LPS_6SM

 

Polskie samochody w Lęborku

Zabawa w Złomnika

Ostatnio ciągle wrzucam wpisy dotyczące broni pancernej i broni strzeleckiej, a jednocześnie od dawna nie było żadnego wpisu dotyczącego motoryzacji. Dziś zamieszczam więc wpis motoryzacyjny. Ale do rzeczy. Otóż zabytkową motoryzacją (a szczególnie zabytkową motoryzacją francuską) zainteresowałem się w dużej mierze pod wpływem bloga Złomnik. Jednocześnie jeszcze kilka lat temu istotnym elementem Złomnika były tak zwane miksy. Były to wpisy w których autor zamieszczał interesujące zdjęcia starych samochodów stojących na polskich (i nie tylko) ulicach. Jednocześnie zdjęcia te pochodziły w dużej mierze od czytelników bloga. Ot, każdy mógł wysłać zrobione przez siebie zdjęcia starych samochodów, z nadzieją że zostaną zamieszczone w jednym ze złomnikowych miksów. Dodam że ja też wysyłałem zdjęcia. Niestety, żadne z moich zdjęć nie zostało zamieszczone na Złomniku. Z perspektywy czasu, nie dziwi mnie to- eufemistycznie rzecz ujmując, większość moich zdjęć była nieprzesadnie wysokiej jakości. Dziś postanowiłem więc stworzyć własny miks. W miksie tym nie będzie wszystkich, ani nawet większości moich zdjęć. Zamieszczam jedynie kilka zdjęć jakie zrobiłem pewnego lutowego dnia 2016 roku. Zdjęcia zostały wykonane w miejscu które położone jest na terenach klasyfikowanych jako Trójmiasto. Najpierw zamieściłem zdjęcia wykadrowane i zmniejszone, a na końcu wpisu umieściłem te same zdjęcia sprzed wykadrowania. Zdjęcia sprzed wykadrowania mają dodatkowo większe wymiary. Jeśli ktoś chciał by otrzymać zdjęcia w jeszcze większej rozdzielczości niż ta którą charakteryzują się zamieszczone we wpisie zdjęcia sprzed wykadrowania, niech pisze w komentarzach.

 

zlom_1ms

 

zlom_2ms

 

zlom_3ms

 

zlom_4ms

 

zlom_5ms

 

Zabawa w Złomnika

Trwałość samochodu według Kugela, część 2

Dzisiaj kolejny wpis dotyczący trwałości samochodów. Wpis ten, podobnie jak wpis wcześniejszy, bazuje na radzieckiej książce Trwałość samochodu. Książka ta została napisana przez R. W. Kugela, pochodzi ona z lat 60. We wpisie tym, podobnie jak ostatnio, zamieściłem pochodzące z książki wykresy i tabele które uznałem za interesujące. Zamieszczone poniżej tabele i wykresy dotyczą zachodnich samochodów osobowych, często amerykańskiej produkcji.

 

 

Kugel_15

Wykres oryginalnie zamieszczony w podrozdziale zatytułowanym Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_16

Tabela z podrozdziału Okresy użytkowania samochodów osobowych. Dane w niej zawarte najprawdopodobniej dotyczą sytuacji panującej w USA.

 

 

Kugel_17

Ponownie podrozdział Okresy użytkowania samochodów osobowych. Tekst do którego ta tabela jest ilustracją zawiera przypis autora książki zgodnie z którym (cytuję) Pod względem typów i warunków eksploatacyjnych kanadyjskie samochody osobowe nie różnią się od amerykańskich.

 

 

Kugel_18

Ponownie Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_19

Znowu Okresy użytkowania samochodów osobowych. Tabela dotyczy sytuacji panującej w USA.

 

 

Kugel_20

Podrozdział Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_21

Podrozdział Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_22

Kolejna tabela z podrozdziału Okresy użytkowania samochodów osobowych. Dane w niej zawarte pochodzą z 1939 roku.

 

 

Kugel_23B

Znowu wykres z podrozdziału Okresy użytkowania samochodów osobowych. Wykres został opracowany przez autora książki na bazie brytyjskich danych z 1937 roku. Dane te pochodzą z (cytuję) pierwszych wyrywkowych badań statystycznych parku hrabstwa Middlesex (okręg Londynu, 100 tys. samochodów).

 

 

Kugel_24

Ponownie tabela dotycząca Wielkiej Brytanii- Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_25

Podrozdział Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_26

Podrozdział Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

Na zakończenie dzisiejszego wpisu dodam że na bazie zawartych w nim danych jestem skłonny uznać że samochody osobowe z okresu międzywojennego i z lat 50. nie wypadały szczególnie dobrze jeśli idzie o trwałość w porównaniu do samochodów współczesnych. Z drugiej jednak strony, nawet znani mi zwolennicy tezy zgodnie z którą stare samochody były bardziej trwałe niż współczesne, uważają że bardziej trwałe od współczesnych samochodów osobowych były pojazdy z lat 80. i 90., a nie z te z okresu międzywojennego i z lat 50.

 

Trwałość samochodu według Kugela, część 2

Trwałość samochodu według Kugela, część 1

Jak pewnie czytelnicy tego bloga już zauważyli, spora część znajdujących się na nim wpisów bazuje na starych książkach o technice, w tym na książkach radzieckich. Dzisiejszy wpis będzie kolejnym bazującym na starej radzieckiej książce. Wpis ten bazuje na książce Trwałość samochodu, książkę napisał R. W. Kugel (Р.В. Кугель). Oryginalny tytuł książki to Dołgowiecnost awtomobiłiej (Долговечность автомобилей). Oryginalne, radzieckie wydanie książki, pochodzi z 1961 roku, natomiast wydanie polskie z 1965 roku, stąd też książka ta dotyczy w dużej mierze okresu międzywojennego i okresu trwającego niedługo po zakończeniu drugiej wojny światowej. We wpisie zamieściłem wykresy i tabele które uznałem za interesujące, razem z moim komentarzem do nich. Dzisiejszy wpis dotyczy przede wszystkim zachodnich samochodów osobowych i jest pierwszym z serii wpisów bazujących na książce Kugela.

 

 

Kugel_1

Powyższa tabela jest ilustracją do stwierdzenia autora książki (R. W. Kugela), zgodnie z którym w ciągu 25 lat moc i masa amerykańskich samochodów osobowych znacznie wzrosła, podczas gdy moc silników samochodów niemieckich w tym okresie nie uległa istotnej zmianie, a jedynie masa samochodów zmalała.

 

 

Kugel_2

Powyższa tabela znajduje się w podrozdziale dotyczącym sztucznego starzenia samochodów. Termin sztuczne starzenie dotyczy sytuacji w której producent często wprowadza nowe modele samochodów i kolejne ich liftingi, po to aby wyolbrzymić przestarzałość dawnych modeli, co ma zachęcić nabywców do kupna nowego modelu. Autor stawia tezę że sztuczne starzenie dotyczy przede wszystkim samochodów osobowych, a w znacznie mniejszym stopniu samochodów ciężarowych i autobusów.

 

 

Kugel_3

Powyższy wykres również pochodzi z podrozdziału o sztucznym starzeniu samochodów.

 

 

Kugel_A1

Powyższa tabela pochodzi z podrozdziału zatytułowanego Typowe warunki eksploatacyjne i ich statyczna charakterystyka. Tabela ta zainteresowała mnie, bowiem widać na niej spadek szybkości samochodów w latach 1942-1945. Skąd się brał ów spadek prędkości? Otóż pod koniec 1941 roku USA przystąpiły do udziału w drugiej wojnie światowej. Nie pozostało to bez wpływu na motoryzację- przykładowo, od 1942 roku, do zakończenia drugiej wojny światowej, w USA praktycznie nie produkowano cywilnych samochodów, co miało związek z przejściem amerykańskiego przemysłu na produkcję wojenną. Jak wskazuje zamieszczona tabela, udział USA w drugiej wojnie światowej nie pozostał również bez wpływu na prędkość samochodów.

 

 

Kugel_A2

Powyżej kolejna tabela z podrozdziału zatytułowanego Typowe warunki eksploatacyjne i ich statyczna charakterystyka

 

 

Kugel_4

Powyższa tabela dotyczy średniego rocznego przebiegu samochodu w USA. Tabela znajduje się w rozdziale zatytułowanym Okres użytkowania samochodów.

 

 

Kugel_5

Powyżej kolejna tabela z rozdziału Okres użytkowania samochodów. Tabela ta jest ilustracją do tezy autora, zgodnie z którą im samochód jest starszy i bardziej wyeksploatowany, tym przechodzi w ręce coraz mniej zamożnych właścicieli, a im mniej zamożny właściciel samochodu, tym eksploatuje on samochód mniej intensywnie.

 

 

Kugel_6

Powyżej grafika pochodząca z podrozdziału zatytułowanego Okresy użytkowania samochodów osobowych. Grafika ta dotyczy ubytku samochodów osobowych w USA.

 

 

Kugel_7

Kolejna grafika dotycząca ubytku samochodów osobowych w USA- podrozdział Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_8

Jeszcze jedna grafika odnosząca się do ubytku samochodów osobowych w USA- podrozdział Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_9

Znowu grafika odnosząca się do ubytku samochodów osobowych w USA- podrozdział Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_10

Kolejny raz grafika odnosząca się do ubytku samochodów osobowych w USA- podrozdział Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_11a

Ubytek samochodów osobowych w USA przed drugą wojną światową. Podrozdział ten sam co wcześniej- Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_11b

Ubytek samochodów osobowych w USA po zakończeniu drugiej wojny światowej- Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

 

Kugel_12

Tabela z podrozdziału Okresy użytkowania samochodów osobowych. Tabela ta, podobnie jak wiele wcześniejszych grafik, dotyczy USA.

 

 

Kugel_13

Ten sam podrozdział co wcześniej, znowu dane z USA.

 

 

Kugel_14

Jak można się domyślić, powyżej kolejna tabela z podrozdziału Okresy użytkowania samochodów osobowych.

 

Na zakończenie pierwszego wpisu bazującego na radzieckiej książce Trwałość samochodu dodam że na pierwszy rzut oka może budzić zdziwienie zawarta w książce duża ilość danych pochodzących z USA. Jednak jak się zastanowić, Sowieci nie mieli oporów przed bazowaniem na zachodniej technice, w tym technice amerykańskiej, czego przykładem choćby samochód osobowy GAZ A (licencyjna kopia Forda Model A) i samochód ciężarowy GAZ AA (licencyjna kopia Forda Model AA). Oba pojazdy produkowane były zresztą w wytwórni zbudowanej przy współpracy z firmą Ford.

 

 

Trwałość samochodu według Kugela, część 1

Silniki chłodzone powietrzem a moc wentylatora

Dzisiejszy wpis poświęcony będzie mocy pobieranej przez wentylator w pojazdach z silnikiem chłodzonym powietrzem. Otóż zdarzało mi się spotkać z opinią według której w samochodach i czołgach z silnikiem chłodzonym powietrzem wentylator zapewniający dopływ powietrza chłodzącego pobiera więcej mocy od analogicznego wentylatora stosowanego w pojazdach z silnikiem chłodzonym cieczą. Aby sprawdzić czy ta opinia ma coś wspólnego z rzeczywistością, postanowiłem zajrzeć do mądrych książek. Pierwsza książka to Chłodzenie powietrzne silników spalinowych napisana przez Mieczysława Chwieja i Józefa Paciorskowskiego. Książka została wydana w 1961. Poniżej cytat z tej książki:

 Przy chłodzeniu wodnym ilość powietrza potrzebnego do chłodzenia jest większa, gdyż rozporządzamy mniejszym spadkiem temperatury, niż przy chłodzeniu powietrznym. Stąd moc pobierana przez wentylator silnika chłodzonego powietrzem jest mniejsza, niż zapotrzebowanie jej dla układu silników chłodzonych wodą. Jednak przy chłodzeniu powietrznym stosuje się znacznie wyższe ciśnienia i szybkości powietrza niż przy chłodzeniu wodnym i dla uniknięcia dużych strat mocy na napęd wentylatora musi on być bardzo starannie zaprojektowany i wykonany. (cytat ze strony 13)

 

Powyższy cytat wskazuje że opinia z którą miałem do czynienia nie jest zgodna z rzeczywistością. Zgodnie z powyższym cytatem jest wręcz przeciwnie, to wentylator zapewniający powietrze chłodzące w silniku chłodzonym cieczą pobiera więcej mocy. No, ale to tylko jedna książka. Zajrzyjmy więc do kolejnej mądrej książki. Tym razem książka nosi tytuł Silniki chłodzone powietrzem, a jej polska wersja została wydana w 1963 roku. Oryginalna, czechosłowacka wersja, została wydana w 1960 roku pod tytułem Vzduchem chlazené vozidlové motory. Autor to Julius Mackerle. Poniżej cytaty z tej książki:

 Również motocykle mają dziś prawie wyłącznie silniki chłodzone powietrzem; podobnie jak w samolotach ilość powietrza opływająca podczas jazdy jest wystarczająca do chłodzenia silnika, bez potrzeby stosowania specjalnego wentylatora. W niektórych tylko silnikach lotniczych, zwłaszcza na helikopterach używane są do chłodzenia dodatkowe dmuchawy. (cytat ze strony 9)

 

 Mniejsza ilość chłodzącego powietrza. Ze względu na większy spadek temperatury, każdy kilogram chłodzącego powietrza może odprowadzić większą ilość ciepła i dlatego do bezpośredniego chłodzenia cylindrów powietrzem zużyje się mniejszą ilość powietrza niż w silnikach chłodzonych wodą. Dobry silnik chłodzony powietrzem potrzebuje do chłodzenia tylko połowę tej ilości powietrza jakiej wymaga silnik chłodzony wodą o tej samej mocy. Wobec tego wymiary kanałów i otworów na powietrze mogą być małe, co jest szczególnie cenną zaletą w pojazdach pancernych. (cytat ze strony 13)

 

 Dobry silnik powinien jak najmniej zużywać mocy do chłodzenia. Moc ta zależy od wymaganej ilości i ciśnienia chłodzącego powietrza, od sprawności wentylatora i od stanu przewodów powietrza.

 Przejście ciepła z ciała stałego do powietrza zawsze wymaga pewnej mocy, która musi pozwolić przynajmniej na pokonanie oporu tarcia powierzchniowego. Moc  ta nie byłaby potrzebna jedynie wówczas, gdyby do odprowadzania ciepła do otoczenia użyto powierzchni nadwozia tak, że tarcie powierzchniowe w tym przypadku okazało by się częścią oporu powietrza nadwozia. Jednak sposób taki jest niepraktyczny i skomplikowany, i w samochodach dotychczas nie stosowany; użyto go natomiast w niektórych samolotach wyczynowych z silnikami chłodzonymi wodą, gdzie powierzchnie skrzydeł stanowią chłodnice wody.

chlodzenie_moc_1

 Minimalną moc potrzebną do chłodzenia można więc obliczyć z tarcia powierzchniowego, potrzebnego do odprowadzenia ciepła. Jeżeli na przykład trzeba chłodzić silnik o mocy 100 KM przy szybkości pojazdu 80 km/godz, to pozostałe warunki odpowiadać będą danym, wymienionym w tablicy 15. (chodzi o powyższą tablicę oznaczoną numerem 5, po prostu w numeracji tablic występuje błąd i tablica numer 15 została oznaczona cyfrą 5- przypis autora bloga)

 Jeżeli założyć, że powierzchniowy współczynnik przejście q ma przy prędkości 80 km/godz wartość 100 kcal/m²h °C, to przy różnicy temperatur 60 °C będzie potrzeba co najmniej 1,97% efektywnej mocy Ne do pokonania tarcia powierzchniowego. Przy spadku temperatury 120 °C potrzebna moc zmniejszyła by się do 0,74% Ne . Jednakże ten idealny przypadek nigdy nie występuje. (cytat ze strony 113)

 

 Przy konstruowaniu silnika należy wybrać kompromis pomiędzy rozstawem cylindrów (ciężarem silnika) i mocą użytą do chłodzenia. Moc potrzebna do chłodzenia (moc napędu wentylatora) wyraża się wzorem:

chlodzenie_moc_2

 Ze wzoru wynika, że powinno się operować małą ilością powietrza i niskim ciśnieniem. Jednakże mała ilość powietrza wymaga  wysokiego ciśnienia. W takim przypadku trzeba więc  zapobiec jakimkolwiek stratom powietrza przez stosowanie szczelnej obudowy.

 W silnikach o bardzo dużej mocy z cylindrami o dużej średnicy trzeba stosować gęsto użebrowanie o dużym współczynniku U. Konieczność wysokiego ciśnienia tłumaczy się tym, że powierzchnia przelotowa pomiędzy żebrami jest mała i chociaż jednostkowa ilość powietrza (kg/KMh) jest mała- bezwzględna ilość powietrza jest duża i dlatego ciśnienie powinno wynosić 200 do 400 mm słupa wody. W silnikach lotniczych ciśnienie dynamiczne często już nie wystarcza  musi być użyty wentylator.

 W silnikach trakcyjnych, które mają niewielkie wymiary cylindrów i stosunek powierzchni chłodzącej do objętości skokowej dość korzystny, wystarczające jest ciśnienie 100 do 150 mm słupa wody. W małych cylindrach droga przepływu między żebrami jest krótsza i wobec tego opór powietrza mniejszy. Jeżeli okaże się, że ciśnienie chłodzącego powietrza jest większe niż 200 mm słupa wody, to wskazane jest przekonstruować silnik. Dobry silnik chłodzony powietrzem nie powinien na chłodzenie zużywać więcej niż 6 do 8% Ne (Ne to moc efektywna silnika- przypis autora bloga).

chlodzenie_moc_3

 W tablicy 20 podana jest moc potrzebna do chłodzenia w niektórych silnikach. W jednocylindrowych silnikach motocyklowych jest dość miejsca na użebrowanie i wystarcza ciśnienie dynamiczne powietrza wytworzone podczas jazdy. W małych silnikach rowerowych, mających szczególnie korzystny stosunek powierzchni chłodzonej do objętości cylindra, wystarczające jest ciśnienie około 15 mm słupa wody, co odpowiada szybkości 18 km/godz. (dodam że w tablicy 20 silnik oznaczony jako V 2 w czołgu to radziecki czołgowy silnik W-2 stosowany między innymi w czołgu średnim T-34 z okresu IIwś- przypis autora bloga)

chlodzenie_moc_4

 Jeżeli przewiduje się małą moc do chłodzenia, to trzeba przyjąć również małe ciśnienie powietrza. Moc oddawana na chłodzenie rośnie z 2,75 do 2,9 potęgą szybkości przepływu powietrza. Z rysunku 76 widać, że (pomijając ciężar żeber) przy idealnych żebrach aluminiowych i przy ciśnieniu powietrza 100 mm słupa wody można osiągnąć oszczędność mocy około 60% w porównaniu z ciśnieniem 300 mm sł. wody.

 Ze względu na rozstaw cylindrów i na niemożność umieszczenia drastycznie dużych żeber na jednostce zewnętrznej powierzchni cylindra, nie można przyjąć dowolnie niskiego ciśnienia powietrza. Jeżeli zastosować cylindry nieosłonięte, to wykorzystanie powietrza jest niedostateczne (z powodu słabego ogrzania) i dlatego potrzebna będzie duża ilość powietrza, czyli również przy małym ciśnieniu zapotrzebowanie mocy będzie duże.

 Przy małym jednostkowym przechodzeniu ciepła z komory sprężania i przy gęstym żebrowaniu, wystarczy do chłodzenia bardzo mała ilość powietrza. Na rysunku 91 podane są wyniki pomiarów przeprowadzonych przez Löhnera na silniku z doładowaniem, chłodzonym powietrzem. Wyniki te wskazują że przy dużych mocach jednostkowych można ochłodzić cylinder przy ciśnieniu 150 mm słupa wody, zużywając 14 kg/KMh powietrza, co odpowiada mocy chłodzenia rzędu 1% Ne .

chlodzenie_moc_5

 Moc potrzebna do chłodzenia w dużej mierze zależy też od tego, jaka jest dopuszczalna temperatura cylindra. Do obniżenia temperatury z 200 °C do 180 °C (10%), wzrośnie moc potrzebna do chłodzenia 1,5-krotnie. W zakresie wysokich temperatur przyrost ten jest większy niż w niższych temperaturach. Stosując użebrowanie z materiału o dobrej przewodności cieplnej można wydatnie zmniejszyć moc zużywaną do chłodzenia. W tym kierunku dokonane zostały daleko idące badania na cylindrze silnika lotniczego Ranger. Ponieważ w tym przypadku chodzi o silnik rzędowy o małej średnicy cylindra, więc wyniki tych badań mogą być interesujące i dla konstruktora samochodu. (cytaty pochodzą ze stron 137, 138, 139 i 140)

chlodzenie_moc_6

 

Powyższe cytaty to kolejna wskazówka na to że przynajmniej w latach 60. uważano że wentylator zapewniający dopływ powietrza chłodzącego do silnika chłodzonego cieczą pobiera więcej mocy od wentylatora zapewniającego dopływ powietrza chłodzącego do silnika chłodzonego powietrzem. Na koniec zaznaczę że to ile mocy wentylator pobiera przeciętnie podczas jazdy zależne jest między innymi od tego jak długo wentylator pracuje. Przykładowo, przy silniku chłodzonym cieczą, wentylator zapewniający dopływ powietrza chłodzącego nie musi pracować zbyt często, zakładając że dany pojazd ma system napędu wentylatora skonstruowany tak, aby wentylator pracował jedynie wtedy kiedy musi, a nie cały czas. Poniżej cytat z książki Chłodzenie cieczą silników pojazdów mechanicznych. Książka pochodzi z 1961 roku i została napisana przez Zbigniewa Szleszyńskiego:

 Włączanie wentylatora tylko w określonych okresach czasu  pozwala na znaczną oszczędność mocy traconej na napęd wentylatora. Jak wykazały próby, w ustalonych warunkach eksploatacji silnika wykresy pracy wentylatora stanowią tylko 5… 8% okresów pracy silnika.

 Wpływ temperatury otoczenia a okresy włączenia wentylatora silnika w nieustalonych warunkach eksploatacji przedstawiono na rysunku 5.10

chlodzenie_moc_7

 Zaoszczędzona moc silnika pozwala na zwiększenie zrywności pojazdu, podwyższenie prędkości maksymalnej lub na napęd dodatkowych urządzeń pomocniczych.

Jeżeli warunki eksploatacji się nie zmieniają, oszczędności na mocy traconej na napęd wentylatora zmniejszają zużycie paliwa o 3… 10%. (cytat ze strony 100)

 

Być może to że obecnie pojazdy wyposażone w silniki chłodzone cieczą znacznie częściej mają układ napędu wentylatora opracowany tak, aby wentylator pracował jedynie wtedy kiedy jest to potrzebne, a nie cały czas, względem tego jak często taki układ napędu wentylatora stosowano w silnikach chłodzonych cieczą z lat 60., zmieniło postrzeganie tego jak dużo mocy potrzebuje wentylator w silniku chłodzonym cieczą, a jak dużo w silniku chłodzonym powietrzem. A być może nie, być może i dzisiaj, przy współczesnych systemach sterowania pracą wentylatora, to wentylator w silniku chłodzonym cieczą pobiera więcej mocy niż w silniku chłodzonym powietrzem, tym bardziej że nowoczesne systemy sterowania pracą wentylatora można zastosować również w silniku chłodzonym powietrzem.

Silniki chłodzone powietrzem a moc wentylatora