Chłodzenie zbiornika

Silnik Amanco „Hired Man” Lej samowyładowczy to otwarte od góry żelazne naczynie pośrodku na górze

Chłodzenie zasobnika to prosta forma chłodzenia wodnego stosowana w małych silnikach stacjonarnych . Charakterystyczną cechą chłodzenia zbiornika, wśród innych silników chłodzonych wodą, jest brak chłodnicy . Woda chłodząca jest podgrzewana przez silnik i odparowuje z powierzchni leja w postaci pary .

Operacja

Silniki spalinowe są raczej nieefektywne i wymagają chłodzenia , aby pozbyć się ciepła odpadowego , które wytwarzają podczas pracy. Silniki chłodzone wodą odprowadzają to ciepło z okolic głowicy cylindrów , otaczając ją płaszczem wodnym .

W większości znanych obecnie silników woda ta przepływa z gorących części silnika do chłodnicy, gdzie oddaje ciepło do powietrza.

We wczesnych silnikach o małej mocy z chłodzeniem zasobnika cyrkulacja jest niewielka. Zamiast tego woda jest powoli gotowana, a ciepło parowania potrzebne do zagotowania wody pochodzi z ciepła silnika. Utrata ciepła z tą parą wodną jest wystarczająca do schłodzenia silnika.

Ponieważ ciepło parowania (energia potrzebna do odparowania wody) jest znacznie większe niż ciepło właściwe (energia potrzebna do podniesienia temperatury wody o jeden stopień), stosunkowo mało wody potrzeba do uzupełnienia ciepła utraconego w wyniku parowania. Ciepło potrzebne do zagotowania wody jest równoważne wzrostowi temperatury o 540 ° C, czyli około 7 razy tyle, ile potrzeba do podniesienia temperatury wody od temperatury otoczenia do wrzenia.

	Specyficzna pojemność cieplna	c P	4,1813 J·g -1 ·K -1
	Ciepło parowania		2260 J·g -1

${\ Displaystyle {\ Frac {(2260 {\ tekst {J}}} {\ tekst {g}} ^{-1}/4,1813{\text{J}}{\text{g}}^{-1}{\text{K}}^{-1})}{(100{\text{°C} }-20{\text{°C}})}}\około 7}$

Typowy mały silnik zużywałby kilka wiader w ciągu dnia roboczego.

Chociaż chłodzenie zasobnika jest nieefektywne, biorąc pod uwagę ilość usuwanego ciepła dla wielkości płaszcza wodnego, utrzymuje temperaturę cylindra na niskim poziomie. Pod warunkiem, że zasobnik nie gotuje się na sucho, temperatura nie może przekroczyć atmosferycznego punktu wrzenia wody 100ºC. Jest to zarówno zaletą, jak i wadą: utrzymuje niską temperaturę roboczą, pomagając chronić delikatne pierścienie tłokowe i zawory wydechowe tych wczesnych silników. Ogranicza to jednak również efektywność pracy, ponieważ silnik nie może pracować w wyższej i wydajniejszej temperaturze roboczej .

Duże silniki wykorzystywałyby chłodzenie termosyfonowe . Zbiornik na silnik byłby uzupełniony dużym bębnem z wodą nad silnikiem. Dałoby to pewną cyrkulację między nimi, ale ponieważ nie było dużej powierzchni do przenoszenia ciepła do powietrza, jak w przypadku grzejnika, ostateczne chłodzenie nadal odbywałoby się głównie przez parowanie.

Aplikacje

Silnik Wolseley WD z użebrowanym zbiornikiem

Silniki chłodzone zbiornikiem są zwykle jednocylindrowe i zwykle są to silniki benzynowe , a nie wysokoprężne . Są to silniki, które pojawiły się masowo w okresie międzywojennym, napędzając szereg maszyn rolniczych za pomocą płaskich napędów pasowych. Silniki te były używane sporadycznie i zwykle w obecności operatora.

Aby uniknąć szkód spowodowanych mrozem, zbiornik można było łatwo opróżnić przez duży mosiężny kran. Byłoby to robione regularnie, czasami po każdym użyciu, aby uniknąć rdzy wewnątrz leja. Ponieważ woda chłodząca odparowywała w sposób ciągły podczas pracy, nie zastosowano żadnych dodatków zapobiegających zamarzaniu ani korozji.

Starzenie się

Chłodzenie zasobnika w dużej mierze zniknęło. Lżejsze i bardziej wydajne silniki zostały opracowane po II wojnie światowej, wykorzystując chłodzenie powietrzem . Zostały one opracowane na podstawie silników motocyklowych i wykorzystały postęp w odlewaniu aluminium do produkcji cienkościennych bloków cylindrów z odlanymi żebrami chłodzącymi. Są one prostsze w obsłudze i nie wymagają wody, kontroli poziomu ani płynu niezamarzającego.

Kilka silników, obecnie głównie diesli, zachowało chłodzenie leja do XXI wieku. Były to silniki o prostej konstrukcji, nadal wykorzystujące żeliwne bloki, aby zapewnić większą wytrzymałość z surowej odlewni, ponieważ silnik wysokoprężny wymagał większej wytrzymałości, niż mogłyby zapewnić nieskomplikowane odlewy aluminiowe. Jednocylindrowe poziome silniki wysokoprężne zostały zbudowane w Indiach i Chinach i były na krótko importowane na Zachód około 2000 roku, ale zostały zakazane przez przepisy dotyczące kontroli emisji.

Silniki na gorące powietrze

Duże silniki na gorące powietrze , takie jak Rider-Ericsson , również wykorzystywały chłodzenie zbiornika.

Chłodzenie wyparne

wyparne lub parowe było eksperymentalnie stosowane w silnikach lotniczych o dużej mocy w latach trzydziestych XX wieku, zwłaszcza w Rolls-Royce Goshawk . Chociaż oba systemy opierają się na parowaniu, są zupełnie różne. Chłodzenie wyparne samolotów, podobnie jak systemy chłodnic, wykorzystywało pompowany obieg zamknięty dla chłodziwa bez strat. Opary płynu chłodzącego były wychwytywane w chłodnicach lub w tym przypadku w skraplaczach i zawracane do obiegu.