Знакомьтесь - автомобиль

Как работает радиатор? Чтобы понять это, рассмотрим простой пример. Всем ясно, что горячий чай в стакане охлаждается медленнее, чем налитый в блюдце. Почему? Да потому, что сравнительно тонкий слой его в блюдце имеет большую поверхность соприкосновения с воздухом, поэтому и отдача тепла здесь идет быстрее. Кроме того, желая остудить чай, мы дуем на него. При этом большее количество воздуха омоет чай и унесет больше теплоты.

Также и в радиаторе. Чтобы вода охладилась быстрее, увеличили поверхность соприкосновения ее с воздухом. Для этого верхнюю и нижнюю коробки соединили не одной большой трубой, а множеством маленьких. Проходя по трубкам сверху вниз, вода отдает им свою теплоту. Наружный же воздух, который нагнетает вентилятор, с большой скоростью проносится через сердцевину и забирает теплоту от трубок и ребер.

Так охлаждается вода. Потом она снова поступает в рубашку, снимает тепло с цилиндров и уходит в радиатор охлаждаться. Стенки цилиндров словно постоянно находятся под холодным душем.

 

Что такое хорошо, что такое плохо

До сих пор мы говорили о необходимости охлаждать воду. А до какой температуры? Если она будет очень холодной, хорошо это или плохо?

Оказывается, слишком охлаждать воду тоже не рекомендуется. Двигатель может переохладиться, температура горения понизится, смесь станет гореть медленнее и даже не успеет сгореть. Мощность двигателя упадет.

Ну, а если вода в водяной рубашке охлаждается недостаточно? Это тоже плохо. Смесь, поданная в цилиндр, соприкасаясь с накаленными цилиндрами, моментально расширяется, давление в цилиндре повысится. Это будет мешать поступлению новых порций смеси, наполнение цилиндра ухудшится, и мощность двигателя опять же упадет.

Не вынесет высокой температуры и масло, оно может разложиться и потерять смазочные качества.

Словом, двигатель надо оберегать как от переохлаждения, так и от перегрева, а температура воды должна находиться в определенных пределах. Регулирует температуру особый прибор – термостат, помещенный в патрубок, через который вода поступает в радиатор. Он состоит из гофрированного цилиндра, гофры которого напоминают меха маленькой гармоники. Внутри цилиндра помещена легкоиспаряемая смесь из воды и спирта. В корпусе имеются два окна, которые открываются и закрываются клапанами.

 

Схема термостата

 

В гармонике мехи разводит гармонист. В термостате эту роль выполняет смесь. Если вода, поступающая в радиатор, будет холодной – ниже 70 градусов – смесь охладится, превратится в жидкость, и цилиндр сожмется. При этом клапан закроет окно, через которое вода поступает в радиатор. Зато откроется отверстие, через которое оно пойдет к цилиндрам, минуя радиатор. В таком случае, естественно, вода будет нагреваться быстрее.

Но как только температура ее достигнет 90 градусов, жидкость в цилиндре превратится в пар, «гармоника» растянется и клапаны придут в движение. Верхний откроет путь воде в радиатор, а нижний перекроет доступ ей в перепускной канал. Вода станет охлаждаться.

В зимнее время вентилятор гонит холодный поток воздуха. Чтобы вода не переохлаждалась, некоторые автомобили перед радиатором имеют закрывающиеся створки – жалюзи. Если жалюзи закрыты, встречный воздух не станет проходить через радиатор, вода будет охлаждаться меньше. Жалюзи можно закрывать не полностью, уменьшая или увеличивая доступ холодной воздушной струи и этим регулируя температуру воды в системе охлаждения.

Установлено, что наиболее выгоден тепловой режим для двигателя, когда температура охлаждающей воды достигнет 105-107 градусов. Но ведь уже при 100 градусах – вода испарится и превратится в пар. Как же быть? А нельзя ли использовать в системе повышенное давление?

Что такое кипение? Это бурное выделение частиц жидкости. Чтобы частицы могли оторваться, пар должен преодолеть не только сцепление между молекулами, но и давление окружающего воздуха. Где быстрее вскипит вода, на вершине высокой горы или у её подножия? Очевидно, на вершине высокой горы, где давление воздуха меньше.

 

Где быстрее вскипит вода? Конечно, на вершине горы. Это свойства воды применено в закрытой системе охлаждения двигателя, для лучшего использования теплоты, получаемой при сгорании.

 

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.