Soojusnähtused autos (0)

Soojusnähtused autos
1. Soojunähtused autos
Soojusfüüsika aluseks on atomaarsushüpotees: kõik kehad koosnevad üliväikestest, silmale eristumatutest ning pidevas korrapäratus liikumises olevatest kehakestest- aatomitest ja molekulidest. Auto on soojusmasin . Soojusmasinaid on võimalik ehitada väga erinevaid. Neil kõigil on aga midagi ühist: soojendi , töötav keha ja jahuti. Kuna teisi autos toimuvaid soojusnähtusi käsitletakse teistes töödes keskendus mina auto mootorile, selle jahutusele ja erinevatele autokütustele.
2. Mis on auto?
Auto on vähemalt kolmerattaline ja kaheteljeline mootoriga sõiduk kehade vedamiseks rööpasteta maastikul . Kuigi autode kered on väga erinevad koosnevad nad peamiselt samadest seadmetest. Auto aku ja generaator tagavad ühtlase pinge auto mootori töös hoidmiseks, mugavusseadiste (raadio, navigatsioonisedmed) ja turvaseadiste töötamiseks. Tänapäevastel autodel on jõuallikaks sisepõlemismootor , mõnedel autodel ka elektrimootor. Toodetakse ka sisepõlemismootori ja elektrimootori kombinatsiooni mida nimetatakse hübriidautoks. Klassikaliselt paikneb mootor auto esiosas. Tavaliseim on kolbmootor. Mootoreid on kahte liiki: ottomootor ja diiselmootor . Ottomootori kasutegur on 30%-37%. Mootori eelised on ta vaiksus ja kergus. Diiselmootori kasutegur on 35%- 45%. Mootori eelised on ta ökonoomsus ja pikem kasutusiga.
Töötava mootori silindrites valitseb nii suur kuumus, et ilma sundjahutuseta paisuksid kolvid silindritesse kinni ja klapid kuumeneksid üle lubatud määra. Mootori ülekuumenemine toob kaasa ka mootori võimsuse languse. Kajulik oleks ka mootori liigne jahutamine , sest see toob kaasa detailide kiirema kulumise ja suurema bensiinikulu. Mootori jahutamiseks on kaks võimalust: õhuga jahutamine (mootorrattad) ja vedelikuga jahutamine (autod). Kütuse põlemisel eralduvast soojusenergiast tuleb 25%- 35% juhtida välisõhku. Jahutusvedeliku temperatuur peab mootoriplokis olema 90-95 °C . Jahutussüsteemi sagedasemad rikked on jahutusvedeliku lekkimine ja mootori ülekuumenemine.
Jahutussüsteemi osad on: radiaator , termostaat , ventilaator , ventilaatori tiivik ja veepump.
Radiaator koosneb kahest anumast ja südamikust. See asub tavaliselt auto esiosas. Südamik koosneb suurest hulgast õhukeste seintega torudest. Torude arv sõltub sellest kui võimsat radiaatorit vajatakse. Vedelik voolab püsttorudega radiaatoris üleval alla, õhk aga liigub südamiku sees torudega risti.
Termostaadi ülesandeks on kaasa aidata mootori kiirele soojenemisele peale mootori käivitamist ning hoida temperatuuri vajalikul tasemel. Termostaat toimib järgmiselt. Külma mootori korral on termostaadi klapp , mille kaudu jahutusvedelik pääseb radiaatorisse, suletud. Mootori soojenemisel hakkab termostaadi sees olev aine paisuma ja avab klapi, mille kaudu vedelik pääseb radiaatorisse.
Radiaator on tavaliselt auto eesotsas, et sõidu ajal tekkiv õhuvool aitaks mootorit jahutada. Enamasti jääb tekkinud õhuvool väheseks, et hoida mootorit normaalsel temperatuuril. Puudujäägi korvamiseks kasutatakse ventilaatoreid.
3. Erinevad kütused
3.1 Bensiin on värvitu, voolav ja ainult temale omase lõhnaga vedelik. Bensiin on naftasaadus mis koosenb mitmesugustest süsivenikest ja põleb aurustunud olekus. Bensiini tihedus on 680 -780 kg/m3 . Koostis sõltub töötlemise viisist ja lähtenaftast. Mootori käivituvuse huvied on oluline, et aurustumine algaks parajalt madalal temperatuuril. Tähtsaim bensiinile esitatav nõue on detonatsioonikindlus. Harilikul põlemisel liigub bensiinileek kiirusega mõnikümmens meetrit sekundis, kusjuures rõhk silindris muutub sujuvalt . Detonatsiooni korral on aga tegemist plahvatusega, leegi liikumise kiirus ületab helikiiruse . Selle tagajärjel võin mootor tõiselt kahjustada saada.
3.2 Diislikütus on naftasaadus mis on enamasti läbipaistva või kollaka värvusega. Diisel pihustub ja süttib kergelt. Täpselt seda nõuabki diiselmootor. Diislikütuse üks olulisemaid kvaliteedinäitajaid on väävlisisaldus. Suur väävlisisaldus kahjustab mootorit. Alates 1975. aastast on keelatud müüa diislikütust mille väävlisisaldus on üle 0,5%.
3.3 Etanool ehk etüülalkohol ehk piiritus on üks tuntumaid alkohole. Ta on läbipaistev, iselooluliku lõhnaga, kõrvetava maitsega vedelik. Etanooli saadakse põhiliselt kolmel viisil: 1. suhruid/ tärklist sisaldavate lahuste/produktide kääritamisel 2. puidutöötlemisjääkide töötlemisel 3. nafta krakkgaasides sisalduva eteeni hüdraatumisel. Etanooli kasutatakse eelkõige alkohoolsete jookide valmistamiseks kuid mõnel määral ka autokütusena, seda eritu just Lõuna-Ameerika kuis piiritus on väga odav. Autokütusena saab seda kasutada nii puhtalt kui ka segatult bensiiniga. Viimasel ajal on alustatud etanooli lisamist bensiinile teiste lisandite asemel (plii, aromaatsed ühendid jt.). Kuni 10% etanooli sisaldav bensiin sobib tavalistele bensiinimootoritele, suurema etanoolisisaldusega bensiini korral on tarvis mootoreid ümber seada.
3.4 Elektiautod on taas saamas populaarsemaks . Elektril sõitvate autode plussid on väike energia- ja sõidukulu, vähene müra ning saasteainete vähene tekkimine. Kuigi elektriauotd on väga keskkonna sõbralikud ei kasutata neid siiski nii laialdaselt kui võiks. Selle peamine põhjus on elektriautode oluliselt suurem hind ja tihe laadimisvajadus. Elektiauto akude laadimine võtab aega kiirlaadimisega u. 30 minutit, tavalaadimisega 8-10 tundi. Ühe laadimisega sõidab auto 60-180 km, see oleneb ilmastikust ja sõidustiilist.
3.5 Puugaas tekin biomassi (enamasti puidu) kuumutamisel ilma õhu juurdepääsuta või gaasistamisel kuivdestillatsiooni. Puugaas koosneb vingugaasist, süsihappegaasist ja metaanist. 100 kg puidust saab 34-40 m3 puugaasi. Katlaid kus toodetakse puugasi kasutatakse soojusenergia tootmiseks. Puugaasi saab väga edukalt kasutada autokütusena. Teise maailmasõja järel olid puugaasil sõitvad autod mitmes riigis üsna levinud. 1000 kg puitu asendab autokütusena umbes 200-350 liitrit bensiini.
3.6 Vedelgaas ehk butaani ja propaani segu on maailmas laialt levinud energiallikas . Seda toodetakse kahel viisil: toodetakse toornaftast ja eraldatakse maagaasi maardlatest. Vedelgaasi kasutatakse hoonete kütmiseks, gaasipliitides, tööstuslikes kütteseadeldistes kui ka auto kütusena. Vedelgaasi kasutamine autokütusena on suhteliselt loodussõbralik . Bensiinkütusemootorit saab suhteliselt lihtsalt kohandada vedelgaasile sobivaks . Tuleb vaid lisada sobiv mahuti vedelgaasi hoidmiseks ja mõned gaasiseadeldised. Vedelgaasi kütteväärtus on bensiinist ja diislikütusest madalam, selle tõttu langeb vedelgaasi kasutades mõnevõrra mootori võimsus.
4. Erinevate kütuste mõju keskkonnale
Maailmas kõige enimkasutatavad kütused on bensiin, diisel ja vedelgaas. Neid kõiki toodetakse naftast. Naftat omakorda saadakse fossiilkütusest. Fossiilsed kütused kuuluvad taasutamatute ressursside alla. Praeguse seisuga jätkub inimkonnal fossiilkütust veel umbes 36-eks aastaks. Fossiilsete kütuste ja ka puidu põletamine eritab atmosfääri väga palju süsihappegaasi. Aina suurenev süsihappegaasi prtosent Maa atmosfääris halvendab oluliselt õhu kvaliteeti ja on ka seoses kliima soenemisega. Maa keskmine temperatuur on viimase saja aasta jooksul suurenenud poole kraadi võrra. Teadlased ennustavad, et praeguse sajandi keskpaigaks süsihappegaasi kontsentratsioon atmosfääris kahekordistub. See toob ilmselt kaasa veel suurema kliima soojenemise. Kliima soojenemine toob kaasa liustike sulamise, mis omakorda tõstab maailmamere taset. Veetaseme tõus mõjutab tervet maailma. Eriti rängalt mõjutab kliima soojenemine külmadel aladel elavaid loomi, madalaid rannikualasi ja väikeseid saareriike.
Keskkonnale kõige vähem kahjulikud on elektriautod , kuna nad ei erita süsihappegaasi. Siiski ei ole elektriautode kasutus nii suur kui võiks. Seda põhiliselt suhteliselt pika laadimasaja ja lühikese ühe laadimsega sõidetava teepikkuse tõttu. Elekritautosi täiustatakse jätkuvalt, kuna millagil lähitulevikus saavad naftavarud otsa. Selle juhtumisel on inimestel valida kas elektr -, etanool- või puugaasikütuse vahel. Kõige loodussõbralikum neist valikutest on elektriauto . See sõltub muidugi ka sellest kuidas toodetakse elktrit millega autot laedakse. Tulevikumuusika on siiski elektri tootmine päikese ja tuule abil. See pidurdaks märgatavalt kliimasoojenemist.
Kasutatud kirjandus
http://www.hariduskeskus.ee/opiobjektid/autode_ajalugu_ja_ehitus/?%DCLDEHITUS
http://et.wikipedia.org/wiki/Auto
http://et.wikipedia.org/wiki/Bensiin
https://sites.google.com/site/terased/9-kuetused/9-1-bensiinid
http://et.wikipedia.org/wiki/Diislik%C3%BCtus
http://et.wikipedia.org/wiki/Etanool
http://elmo.ee/elektriauto/
http://et.wikipedia.org/wiki/Puugaas
http://et.wikipedia.org/wiki/Butaani_ja_propaani_segu
http://www.vedelgaas.ee/vedelgaas
„Füüsika” Tiit Lukki (2000)
„ Sõiduauto abc” Kalju Aleksis (1994)
„Mootori algõpe” Heldur Tamm (2004)
„ Mehaaniku käsiraamat” Toivo Kirsi (1982)
http://et.wikipedia.org/wiki/Fossiilne_k%C3%BCtus
http://et.wikipedia.org/wiki/Globaalne_soojenemine