호퍼 냉각

Hopper cooling
아만코 '헤어드 맨' 엔진[1] 더 호퍼(The hopper)는 맨 위 중앙에 있는 열려 있는 철제 용기다.

호퍼 냉각은 소형 정지 엔진에 사용되는 간단한 형태의 수냉이다.다른 수냉식 엔진들 중에서 호퍼 냉각의 결정적인 특징은 라디에이터가 없다는 것이다.냉각수는 엔진에 의해 가열되고 증기로서 호퍼의 표면으로부터 증발한다.[2]

작전

내연기관들은 작동 시 발생하는 폐열을 처리하기 위해 다소 비효율적이고 냉방이 필요하다.수냉식 엔진은 실린더 헤드 주변의 이 열을 워터 재킷으로 감싸 제거한다.

오늘날 가장 친숙한 엔진에서 이 물은 엔진의 뜨거운 부분으로부터 라디에이터로 순환되어 공기 중에 열을 방출한다.

호퍼 냉각 기능이 있는 초기 및 저출력 엔진에서는 순환이 거의 없다.대신 물은 천천히 끓이고, 기화 열은 엔진 열에서 나오는 물을 끓이는 데 필요하다.이 출발하는 수증기로 인한 열 손실은 엔진을 식히기에 충분하다.[3]

기화열(물을 증발시키는 데 필요한 에너지)이 특정 열용량(수온을 1도 상승시키는 에너지)보다 훨씬 크기 때문에 증발에 의해 손실된 것을 대체하기 위해서는 상대적으로 적은 양의 물이 필요하다.물을 끓이는 데 필요한 열은 540 °C의 온도 상승에 해당하며, 주위로부터 끓는 것으로 물의 온도를 높이는 데 필요한 열량의 약 7배에 해당한다.

특정 열 용량 cP 4.1813 J·g−1·K−1
기화열 2260 J·g−1

전형적인 소형 엔진은 하루에 몇 양동이를 소비할 것이다.

호퍼 냉각은 비효율적이지만, 워터 재킷의 크기에 대해 제거된 열량 측면에서 볼 때, 낮은 온도에서 실린더 온도를 유지한다.호퍼가 건조하게 끓지 않는다면, 온도는 물의 100ºC 대기 비등점을 초과할 수 없다.이것은 장점과 단점이다: 그것은 낮은 작동 온도를 유지하며, 이러한 초기 엔진의 취약한 피스톤 링과 배기 밸브를 보존하는데 도움을 준다.그러나 엔진이 더 높고 더 효율적인 작동 온도에서 작동할 수 없기 때문에 작동 효율도 제한한다.

대형 엔진은 열사이폰 냉각을 사용할 것이다.엔진의 호퍼는 엔진 위의 큰 물 북으로 보충될 것이다.이렇게 하면 둘 사이에 어느 정도 순환이 가능하겠지만, 라디에이터와 같이 공기 중으로 열 전달을 위한 넓은 표면적이 없었기 때문에 최종 냉각은 여전히 대부분 증발에 의해 이루어질 것이다.

적용들

Wolsley WD 엔진,[4] 휜 호퍼 장착

호퍼 냉각 엔진은 보통 단일 실린더로 디젤보다는 가솔린 엔진이다.이것들은 전쟁 사이에 엄청나게 많이 나타나서 다양한 농기계를 플랫 벨트 드라이브로 운전하는 엔진들이다.이 엔진들은 간헐적으로 사용되었고, 보통 운영자가 참석한 가운데 사용되었다.

서리 피해를 피하기 위해 호퍼는 큰 놋쇠 수도꼭지를 통해 쉽게 배수할 수 있었다.[5]이것은 호퍼 안에서 녹이 슬지 않도록 하기 위해, 때때로 매 사용 후에 정기적으로 수행될 것이다.달릴 때 냉각수가 계속 증발하면서 부동액이나 부식 방지 첨가제는 사용하지 않았다.

노후화

호퍼 냉각은 이제 거의 사라졌다.보다 가볍고 효율적인 엔진은 WWII 이후 공기 냉각을 사용하여 개발되었다.이것들은 오토바이 엔진에서 개발되었고 알루미늄 주물의 개발을 이용하여 주조된 냉각 핀이 있는 얇은 벽의 실린더 블록을 만들었다.이러한 방법은 작동이 더 간단하며 물, 레벨 점검 또는 부동액이 필요하지 않다.

지금은 대부분 다이젤인 소수의 엔진은 21세기까지 호퍼의 냉각을 유지했다.[6]이 엔진들은 단순하게 제작된 엔진으로, 정교하지 못한 알루미늄 주물이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 강도의 디젤 엔진이 필요했기 때문에, 여전히 주조 공장에서 더 많은 강도를 제공하기 위해 주철 블록을 사용한다.단일 실린더 수평 디젤 엔진은 인도와 중국에서 제작돼 2000년경 잠시 서부로 수입됐지만 배출가스 규제 등에 의해 불법화됐다.[7]

온풍기 엔진

라이더-에릭슨과 같은 대형 핫에어 엔진도 호퍼 냉각을 사용했다.

증발 냉각

증발 또는 증기 냉각은 1930년대에 고출력 항공기 엔진, 특히 롤스로이스 고쇼크에 실험적으로 사용되었다.[8]비록 두 시스템 모두 증발에 의존하지만, 그것들은 상당히 다르다.항공기 증발 냉각은 라디에이터 시스템과 마찬가지로 냉각수를 위해 펌핑된 폐쇄 루프를 손실 없이 사용했다.냉각제 증기는 라디에이터 또는 이 경우 응축기에 담아 다시 순환했다.

참조

  1. ^ "Amanco 2 1/4hp 'Hired Man' engine". StationaryEngine.org.
  2. ^ "Engine Cooling Systems". Utterpower.
  3. ^ "Jargon Page". Cool Spring Power Museum.
  4. ^ "Wolseley WD engine". StationaryEngine.org.
  5. ^ "1948 Lister A engine". StationaryEngine.org.
  6. ^ "Fotogalerie Stationärmotor Deutz". Lanz-Bulldog.
  7. ^ "Hopper cooling". MicroCogen.info.
  8. ^ Rubbra, A.A. (1990). Rolls-Royce Piston Aero Engines - A Designer Remembers. Rolls-Royce Heritage Trust. ISBN 1-872922-00-7. Historical Series Nº 16.