Знакомьтесь - автомобиль - Иван Максимович Серяков
Если нагревать воду в закрытом сосуде, то и при температуре выше 100 градусов она не закипит. Почему? Да потому, что небольшая часть воды, превратившись в пар, повысит давление и дальше парообразование прекратится. Этот принцип и использовали, чтобы повысить температуру воды в охлаждающей системе двигателей.
А вдруг вода перегреется? Тогда давление может так возрасти, что порвет трубки радиатора. Чтобы этого не произошло, пробка радиатора имеет паровой клапан. Через него выпускаются избыточные пары воды. А отрегулирован он так, чтобы поддерживать в системе давление на 0,05 атмосферы больше наружного. Этого достаточно – температура воды как раз и будет в пределах 105-107 градусов.
Теперь предположим, что автомобиль работал в трудных условиях. Из радиатора ушло в атмосферу какое-то количество пара.
Но при охлаждении это скажется понижением давления сравнительно с наружным. Для компенсации в пробке радиатора имеется еще один клапан – воздушный. Когда давление в системе охлаждения упадет ниже атмосферного, клапан откроет отверстие в пробке и в радиатор поступит воздух.
Давление в радиаторе и в атмосфере уравновесится. При работе автомобиля открывается то паровой клапан, то воздушный, регулируя давление в радиаторе. Температура воды в радиаторе остается немного выше ста градусов.
Хитрый пивовар
В молодости известный английский изобретатель Джеймс Уатт жил бедно. Он работал день и ночь, но не мог прокормить семью и покупать материалы для создаваемой машины. Пришлось пойти к местному богачу пивовару Вильтбреду. За ссуду Уатт предложил пивовару установить на его заводе машину, которая будет подавать воду из протекавшей в низине реки.
– Согласен, – заявил предприимчивый делец, – только при условии, что машина полностью заменит одну лошадь.
– За это ручаюсь – ответил Уатт.
После этого каждый по-своему стал готовиться к эксперименту. Джеймс Уатт спешил закончить машину, продумывал в мельчайших подробностях приспособления, с помощью которых можно заставить качать насос. А пивовар обдумывал, как лучше обмануть изобретателя и потребовать от него более мощную машину. С этой целью он выбрал на конюшне самого сильного ломовика, освободил его от всяких работ и велел кормить отборным зерном.
И вот наступил день испытаний. Лошадь впрягли в насос. Дюжий конюх нещадно бил ее кнутом. Восемь часов продолжались испытания. Сильное, откормленное и хорошо отдохнувшее животное покрылось потом и пеной. А когда подсчитали, то оказалось, что в среднем за каждую секунду лошадь выполняла по 70 килограммометров работы.
Пивовар потребовал, чтобы на заводе была установлена машина на меньшей мощности. Двигатель Уатта удовлетворил его, он производил в секунду семьдесят пять килограммометров работы.
С тех пор мощность машин стали измерять в лошадиных силах, приравняв одну силу к мощности уаттовского движка. Эта «механическая» лошадиная сила всегда больше силы лошади. Средняя лошадь, работая в течение нескольких часов подряд, развивает лишь 0,7-0,8 ее мощности.
Когда говорят о мощности двигателя, то подразумевают эффективную мощность, полученную на коленчатом валу. Она на 15-20 процентов ниже индикаторной, что развивается в цилиндрах, когда тепловая энергия преобразуется в механическую работу. Куда же деваются эти 15-20 процентов мощности? Они расходуются на преодоление трения, на вращение распределительного вала, водяного насоса и некоторых других механизмов. Да и из оставшихся 80-85 процентов на полезную работу пойдет меньше половины, а большая часть расходуется непроизводительно.
Трагедия расточительства
Представляете ли вы, во сколько обходится горючее? Чтобы добраться до нефти, приходится пробивать глубокие-преглубокие скважины. А сколько труда затрачивают геологи-разведчики, чтобы открыть тайны недр, обнаружить залежи черного золота?
Но мало добыть нефть, ее надо еще доставить к местам потребления, переработать на заводах, получить бензин и масло. Словом, много труда тысяч людей заложено в каждом килограмме автомобильного горючего.
Это и обязывает нас бережно, по-хозяйски относится к расходованию горючих материалов.
Автомобильный транспорт нашей страны потребляет много бензина. В год автомобиль может израсходовать до тридцати тонн этого ценного горючего. А ведь машин у нас миллионы.
Теперь представьте себе, что каждая машина в день нерационально расходует килограмм топлива. Какие колоссальные потери это принесет. Что бы вы сказали про истопника, который, не дав полностью сгореть дровам, выбрасывал бы их наружу, а в печь закладывал новые? Наверняка назвали бы его расточителем добра. Пожалуй, такому «специалисту» никто бы не доверил топить печи.
А насколько экономно расходуется топливо в двигателе? Надо прямо сказать: из рук вон плохо. Двигатель с полным основанием можно уподобить нашему бесхозяйственному истопнику.
Посудите сами. В конце рабочего такта температура газов достигает восьмисот градусов. Они выбрасываются наружу, и с ними уходит около тридцати пяти процентов теплоты, полученной при сгорании топлива. И это не все. Много тепла уносит вода, охлаждающая двигатель. А прибавьте сюда те десять – пятнадцать процентов выделенной теплоты, которые расходуются на преодоление трения, и окажется, что на полезную работу остается всего 25-30 процентов.
Выходит, из залитых в бак автомобиля пятидесяти литров бензина лишь одиннадцать – тринадцать будут израсходованы с пользой, а остальные пройдут впустую. Какие огромные потери несет народное хозяйство от такого крайне нерационального использования бензина!
Есть двигатели еще менее экономичные. В паровой машине, например, лишь около восьми процентов теплоты, полученной при горении топлива, расходуется на полезную работу. Правда, пока такие потери являются неизбежными. Но пытливые мысли ученых, конструкторов продолжают работать, ищут пути, чтобы повысить коэффициент полезного действия.
Глава IV. На строгой диете
Торжества на берегах Темзы
Это было в 1925 году. Улицы Лондона пестрели флагами. В университетах, колледжах и научных обществах проводились собрания, читались лекции, доклады, газеты и журналы печатали большие портреты знаменитого физика Майкла Фарадея, помещали рассказы о его жизни. Королевская академия наук учредила в честь этого события специальную медаль. Общественность Англии праздновала столетний юбилей открытия соединения углерода с водородом. Соединение назвали бензином. Слово это арабского происхождения и в переводе на русский язык означает «благовонное вещество».
Итак, официально, первым открывателем бензина считается Фарадей. Фактически это горючее было получено гораздо раньше. Еще в 1745 году задолго до этого открытия Фарадея, русский купец Федор Прядунов на реке Ухте построил нефтеперегонный завод и получал на нем техническое масло, керосин, бензин и другие продукты.
«Тигр» в моторе
– Посадите тигра в мотор своей машины – призывают итальянские продавцы горючего.
«Посадите тигра в мотор – вторят им плакаты, вывешенные вдоль итальянских дорог.
Читатель, конечно, понимает, что здесь речь идет не о хозяине джунглей. «Тигром» называют бензин за ту огромную энергию, которая в нем таится.
Действительно, бензин обладает колоссальной тепловой способностью: при его сгорании выделяется около 10,5 тысячи калорий теплоты. Для сравнения напомним, что при сгорании такого сильного взрывчатого вещества, как является нитроглицерин, выделяется всего 1450 калорий, а пороха – 697.
Бензин хорошо испаряется. Это качество имеет
