Azt értem, hogy gőzgép, de mi hajtja?
2013. szeptember 13. írta: Ruszi

Azt értem, hogy gőzgép, de mi hajtja?

Az Óvatosan! bloggal eltökélt szándékunk, hogy minden érdeklődő mögé lásson kicsit azoknak a folyamatoknak, hogy mitől, hogyan működik mindennapjaink közlekedése. Legyen szó akár a „zöldhullámról” vagy járműdinamikáról, egyszerű és érthető formában igyekszünk bemutatni az összefüggéseket.

Induljunk az alapoktól!

Terveink szerint ezen cikksorozat első része a fékút hosszának számításával foglalkozott volna, de a korábbi cikkünkre érkezett hozzászólásokat olvasva arra jutottunk, hogy még egy lépéssel messzebbről futunk neki a folyamatok magyarázatának. 

Nem vész el, csak átalakul!

Tanultuk az iskolában, hogy az energia nem vész el csak átalakul. Minden fizikai folyamatra igaz ez az állítás, csak azt kell józanul belátni, hogy mi-mivé alakulhat át.

Hétköznapi utazásaink során az energia alábbi megjelenési formáival találkozunk leginkább:

  • mechanikai (mozgási vagy helyzeti) energia,
  • hőenergia,
  • kémiai energia és
  • villamos energia.

(Ezeken kívül az energia megjelenhet fényenergia és nukleáris energia formájában - de előbbi itt nem számít, az utóbbival meg reméljük nem találkozunk.)

Az átalakulási folyamatok két legfontosabb példája:

  • gyorsításkor kémiai vagy villamos energiát alakítunk mozgási energiává, üzemanyag elégetésével vagy villanymotor segítségével;

Classification-of-combustion-process-in-IC-engines.gif

  • lassításkor a mozgási energia alakul hőenergiává a súrlódásnak köszönhetően
    • motorfék
    • féktárcsa/fékdob-fékbetét közötti súrlódás
    • gumi-aszfalt közötti súrlódás

brake disc.jpg

 

Érdekességek

A következő ábra az elégetett tüzelőanyag (kémiai) energiájának felhasználását mutatja. Lássuk, hogy az a temérdek energia, ami a benzinben (vagy gázolajban rejtőzik), hová is lesz. (Az ábrát Dr. Emőd István, a BME Gépjárművek Tanszék docensének előadásából kölcsönözzük.)

Diagram.jpg

Alapvetően kétféle energiát "nyerünk" a tüzelőanyagból: hő- és mozgási energiát.

Az ábra bal oldalán piros színnel láthatjuk azt a 68,5%-nyi energiamennyiséget, ami a motorban, illetve a hajtáslánc egyes elemein hővé alakul.

  • Legszembetűnőbb a motor hűtésére használt(!) energia: Nem elég, hogy ez a sok energia kárba vész, a hűtés működtetéséhez további energia kell (hűtőfolyadék szivattyú és ventilátor(ok) működtetése) mindennek a tetejébe a hűtőrendszer összes alkatrészét cipeli az autó "feleslegesen";
  • A másik szignifikáns rész a kipufogórendszer hővesztesége: egyrészt amíg a rendszeren belül van a gáz, átmelegíti azt, másrészt a távozó gázok még mindig nagyon melegek, amin keresztül energiát "dobunk ki" a környezetünkbe
  • Egyéb kisebb tényezők a teljesség igényével az ábrán feltüntetve.

Mielőtt áttérünk a zöld, jobboldali részre, vegyük észre, hogy autónk még egy helyen hőt termel: fékezés közben - ahogyan az előbb erről már volt szó - mozgási energiánk nagy része hővé alakul.

Tehát a szaldónk úgy néz ki, hogy a tüzelőanyagunk kevesebb mint fele maradt meg arra, hogy a járművet valóban mozgassuk! Más szempontból nézve, a belső égésű motorokkal ellátott járművek hatásfoka alig haladja meg a 30%-ot! (A gazdaságos vezetés (Eco-Driving) technikák csak ebből a 31,5%-ból tudnak gazdálkodni.)

A mechanikai munkává alakított energiánk

  • gyorsításra,
  • a gördülési ellenállás leküzdésére
  • és a légellenállás leküzdésére

fordítódik. A diagram jobb szélén láthatóak a kisebb veszteségek mint az erőátvitel veszteségei, vagy a villamos fogyasztóké. A gazdaságos vezetéssel a későbbiekben igen bőven kívánunk foglalkozni, úgyhogy ezt a részt most nem boncoljuk tovább.

Az energia nem vész el, csak átalakul - most már azt is tudjuk, hogy mivé.

További cikkeinkben szeretnénk ezekre az alapvető ismeretekre is támaszkodni, úgyhogy ha ezzel kapcsolatban valami még nem tiszta, várjuk kérdéseiteket!

Tetszett? Kövess minket a Facebook-on is!

A bejegyzés trackback címe:

http://tuke.blog.hu/api/trackback/id/tr865505139

Trackbackek, pingbackek:

Trackback: A porfúziós reaktor csak egy Uri Gellerhez méltó trükk 2013.09.14. 12:13:02

Már 2 napja észrevettem a videókon, de csak ma egy új videó ( 2:15-től ) erősített meg benne, hogy itt a kohászati vegyi trükkön kívül van egy sima bűvésztrükk is a bemutatókban. Amolyan Uri Gelleres. Illetve több is van, de most csak a legfon...

Trackback: Paksi atomerőmű egy elavult gőzgép 2013.09.14. 12:11:11

Paksi atomerőmű azért alapjaiban véve egy nagyon elavult technológia. Nem is lehet már ésszerű, csak kamu érvekkel lobbizni a bővítéséért. Gondolj csak bele! Gyakorlatilag egy gőzgép. Nem ártana fejlődni. Jobb és okosabb lenne az arra szánt pénzt és en...

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

kuki123 2013.09.14. 11:52:01

Tüzelőanyagcellák
Hidrogén
LPG CNG

De igazándiból nincs jobb megoldás
valahol mindig veszteség lesz

droid_ 2013.09.14. 12:34:40

ezt biztosan jobban elmagyarazzak a bme-n, de itt az abran a teszt vegen visszamarado homennyiseg, ami nem kis hanyad, hogyan ertendo? ha ez egy rovid teszt volt, hideg motorral indulva, akkor ertheto, hogy az energia kozel negyede visszamaradt a felfutott szerkezetben, de egy hosszabb uton es/vagy meleg motorral indulva gondolom joval kisebb (es egyre kisebb) ez a hanyad. ekkor hogyan rendezodik at az eloszlas? masreszt mit jelent a "huto"? nem inkabb a huton keresztul tavozo ho? furcsalnam, ha a huto mukodtetese tobbszorosebe kerulne az osszes felsorolt segedberendezessel egyuttesen felhasznalt energianak.

Attila64 · www.sagaontour.ca 2013.09.14. 12:42:30

Végül minden energia hővé alakul.

droid_ 2013.09.14. 12:47:26

mar csak azert is a huton leadott hot kell jelentse az resz, mert ha nem azt jelenti, akkor az ott leadott ho egyszeruen hianyzik az abrarol. es bar abszolut nem ertek az autokhoz, de ha jol tudom, hutes, azaz a hutoracson leadott ho nelkul rovid uton tonkremegy a motor. eloszor a hengerfejek, tomitesek, aztan emiatt leall az egesz motor, es szerencsetlen esetben a roncsolodas miatt egybol kuka.

Faby 2013.09.14. 13:28:58

Kis kiegészítés az elejére: a fenti ábra sztem benzin üzemű motorra igaz, a dízelek ennél valamivel jobb hatásfokúak: ez jelenik meg a fogyasztáskülönbségben és abban, hogy a modern dízelek nehezen melegednek be (kevesebb a "hulladék" hő, kevesebb jut a fűtésre).

A kipufogógázokkal távozó hő hasznosítása sem lenne elvetendő ötlet, egy hőcserélőn keresztül akár az utastér fűtése sem lenne megoldhatatlan, csak kicsit jobban kellene csinálni, mint a Trabantnál :-) Bár a kipufogó gázok hője elég hasznos, pl a katalizátor felfűtésére kimondottan szükség van a hatékony kémiai reakciókhoz.

Valamint a modern rendszerek - típust nem írok, van az Opelnek és a Fordnak is - a motortér szellőzés vezérlésével, adott esetben a teljes levegőáramlás elzárásával szabályozzák a motortér hőháztartását, és pl a légellenállás csökkentésében is komoly szerepe van ezeknek.

Egyébként ebben sincs semmi új, a kétütemű Wartburg is tudott hasonlót, igaz annál kézzel kellett állítani a zsalukat.

Alapvetően a belsőégésű motor (és nem robbanó motor) - fosszilis üa - dugattyús mechanizmus túlhaladott, de sajnos tárolható energiasűrűségben még mindig verhetetlen a benzin/dízel.

laptop szerviz · http://www.doctorhouse.hu 2013.09.14. 18:19:02

itt látszik igazán, hogy mennyivel jobb lenne Tesla S-el járni és az energiát jobb hatékonyságú (zöld) erőművekben megtermelni

sanyix 2013.09.14. 20:54:40

amíg nincs ócsó vagy évtizedekig kapacitásvesztés nélkül működő mai árú akksi, addig dízel elektromosra kéne gyúrni kisebb kapacitású aksikkal (ami csak arra elég hogy pár fékezésnyi energiát eltároljon).
A dízelmotor mindig az optimális fordulatszám/teljesítményen pöröghet, nem kell nyomatékra gyúrni a motort, csak teljesítmény és jó fogyasztásra, nem rángatja a közvetlen meghajtás, nem kell bonyolult sebességváltó, kopóskuplung, és a féktárcsák is csak hiba esetén lesznek használva.
Valószínűleg dízel elektromos üzemben sokkal jobb hatásfokot lehetne elérni.

Nem véletlen hogy nagy teljesítményű mozdonyoknál, és hajóknál nincs közvetlen meghajtás, hanem dízel elektromos.

Ruszi · http://miszk.hu/szakerto-adatlap/rusznak-andras.html 2013.09.20. 13:50:43

@droid_: A közölt ábra (Sankey diagram) egy VW Golf TDI-é. 1996-tól változott meg az a ciklus amelynek alapján mérni kell Európában a járművek fogyasztását. A mérés hideg (szobahőmérsékletű) motorral indul, van benne városi (4 km) és országúti (7 km, 120 km/h) szakasz is.
A maradó "hőmennyiség a teszt végén" gyakorlatilag a motor üzemi hőmérsékletéhez szükséges energia.
Ha 11 km-nél kevesebbet teszünk meg, akkor az ebből adódó többletfogyasztás (%-ban) növekszik. Pl. ha csak 5 km-t megyünk, akkor 40%, de ha 20-at, akkor 13.
Remélem érthető, de beszélgessünk még róla, ha mégsem.