Какое масло заливать в редуктор электрокультиватора


Масло для культиватора какое заливать, замена масла: в двигателе, редукторе

Культиваторы и мотоблоки – надежные помощники на приусадебных участках и в фермерских хозяйствах, предназначенные для обработки и возделывания земли. Как и любая другая техника, культиваторы требуют периодического обслуживания, во время которого осуществляется замена масла, и проводятся другие работы, предусмотренные регламентом завода-производителя.

Многие владельцы культиваторов не знают, какое масло заливать в двигатель или редуктор аппарата. Они используют первую попавшуюся смазку, чем сокращают срок службы техники. Рассмотрим, какое масло для культиваторов следует лить в двухтактные и четырехтактные двигатели, действующие спецификации, а также особенности замены смазки и проведения технического обслуживания.

Различия масел для культиваторов

Независимо от типа и марки смазочного материала, оно выполняет следующие функции:

  • Снижает трение между движущимися элементами, предохраняя их от износа;
  • Защищает детали от коррозии;
  • Обеспечивает отвод тепла, препятствуя перегреву пар трения;
  • Очищает узел от грязи и инородных частиц.

Современные смазочные материалы отличают по назначению. В культиваторах используют моторные, трансмиссионные и промывочные масла.

Одним из основных параметров, определяющий химический состав, способ производства, а также вязкость и эксплуатационные характеристики, является основа масла:

  • Минеральные сорта – натуральные продукты, полученные путем переработки и очистки нефти от вредных фракций, включая сернистые, парафиновые, непредельные и асфальтено-смолистые соединения. Качество готового масла во многом зависит от исходного сырья и его состава. Главный недостаток минеральных моторных масел – низкая вязкость в условиях низких температур, что препятствует нормальному запуску двигателя зимой. Кроме того, срок службы натуральных сортов гораздо ниже, по сравнению с синтетическими смазочными материалами. Основное достоинство минерального масла – доступная цена.
  • Синтетические сорта – получают путем сложных химических преобразований нефтепродуктов. Полученный состав отличается высокой текучестью, химической стабильностью и температурной устойчивостью. Производители синтетических масел используют присадки, повышающие эксплуатационные характеристики базового масла. Ввиду сложности технологического процесса производства, синтетические сорта – самые дорогие.
  • Полусинтетические сорта – представляют собой смесь минеральных и синтетических масел. Подобные составы обладают достаточно хорошей устойчивостью к низким температурам – это отличный вариант для регионов с умеренным климатом.

Следует помнить, что смешивать моторные масла с различными основами категорически не рекомендуется – это может привести к необратимому изменению свойств смеси, что обычно приводит к быстрому выходу из строя узла. Также не стоит выполнять данную операцию для продуктов с одинаковой основой, но от разных производителей – как будут взаимодействовать между собой присадки, не сможет предсказать никто. Скорее всего, последствия будут печальными.

Перейдем к особенностям смазочных материалов для различных узлов.

Для двухтактных ДВС

На просторах СССР первое двухтактное масло, М-12-ТП, появилось в конце 70-х годов. Это было вызвано потребностью лесозаготовительных хозяйств, использующих бензопилы типа «Дружба», в специализированном смазочном материале. Сейчас на рынке представлено множество двухтактных составов от отечественных и зарубежных производителей, что упрощает процесс выбора подходящего продукта.

Характерная черта двухтактных двигателей – отсутствие собственной системы смазки. Это вынуждает смешивать топливо и масло в определенных пропорциях, указанных заводом-изготовителем. Полученная смесь подается в карбюратор, попутно смазывая все подвижные элементы. В некоторых современных двухтактных моторах реализован принцип отдельной подачи смазки специальным насосом. Смешивание с бензиново-воздушной смесью обычно осуществляется за пределами карбюратора. Также известны конструкции, в которых смазка подается к подшипникам кривошипно-шатунного механизма, а избыток смешивается с топливовоздушной смесью и смазывает цилиндр.

С учетом того, что в конструкции двухтактных двигателей для садовой техники, включая мотоблоки и культиваторы, используется воздушная система охлаждения, к смазочному материалу предъявляют следующие требования:

  • Полное сгорание с минимальным количеством золы и других продуктов, которые будут оседать на стенках цилиндра;
  • Хорошая растворимость в бензине для образования качественной топливной смеси;
  • Высокие антифрикционные, антиокислительные, противоизносные свойства;
  • Низкая испаряемость, хорошая текучесть.

Для четырехтактных ДВС

Большинство современных мотокультиваторов с четырехтактными двигателями используют воздушную систему охлаждения, требовательную к качеству смазочных материалов. Наибольшее распространение получили принудительная система смазки без масляного насоса.

Ее отличительная особенность – низкое расположение подшипника, что позволяет автоматически смазывать его в процессе работы. Остальные подвижные детали получают смазочную жидкость с помощью разбрызгивателя.

В отличие от автомобильных двигателей, моторы культиваторов работают в условиях нестабильной нагрузки. Она может меняться от минимальной к максимальной за короткий промежуток времени. Характер эксплуатации накладывает свой отпечаток на требования к смазочному материалу, которое должно препятствовать образованию задиров и других дефектов на поверхности стенок цилиндров. Кроме того, смазка должна обладать хорошей текучестью для быстрой подачи в зону трения и хорошими показателями вязкости при перепадах температур.

Принимая во внимание места эксплуатации культиваторов и мотоблоков (садово-парковую зону), к смазочным материалам предъявляют жесткие требования относительно ограничений по образованию дыма и уровню токсичности выхлопных газов.

Для редукторов

Масло для редукторов имеет ряд отличий, по сравнению со смазочными материалами для моторов. В первую очередь это относится к вязкости и температуре эксплуатации.

Периодичность замены трансмиссионного смазочного материала зависит от типа редуктора, условий эксплуатации, класса грунта, а также рекомендаций завода-изготовителя техники.

Смазка для редукторов отличается высокой вязкостью. Это необходимо для создания масляной пленки, которая будет справляться с высокими нагрузками, возникающими при взаимодействии деталей редуктора.

Чаще всего трансмиссионные смазки классифицируют по API – американскому стандарту, который включает в себя пять групп – от GL-1 до GL-5, в зависимости от состава, свойств и области применения. Отечественные продукты выпускают в соответствии с требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 17479.2-85.

Масло для дизельного культиватора

Наиболее производительные культиваторы и мотоблоки, предназначенные для работы на сложных грунтах, комплектуют дизельными двигателями. К преимуществам подобных аппаратов относят надежность и низкий расход топлива.

Для обслуживания садовой техники с дизельным двигателем используются следующие виды масел, которые классифицируют по стандарту API:

  • API CA – подходит для техники, работающей на дизельном топливе с высоким содержанием серы, в условиях малой и средней загруженности. Специальные присадки обеспечивают надежную защиту от коррозии и эффективно удаляют температурные отложения на стенках цилиндров. Не рекомендуется использовать для культиваторов, работающих с высокой нагрузкой.
  • API CB – по составу и свойствам, данный тип масла – аналог продуктов класса CA. Отличается специальными добавками, которые значительно снижают риск образования коррозии на внутренних поверхностях двигателя.
  • API CC – качественные смазочные материалы, которые хорошо зарекомендовали себя на двигателях садовой техники с воздушной системой охлаждения. Составы отличаются стабильными эксплуатационными свойствами независимо от рабочей температуры. Подходит для механизмов, работающих в тяжелых условиях.
  • API CF-2 – отличается пакетом присадок, который позволяет использовать масло в культиваторах и мотоблоках, подверженных высоким нагрузкам в процессе эксплуатации.

Точный класс допуска и вязкость смазочного материала должна быть указана в руководстве пользователя или другой сопроводительной документации культиватора или мотоблока.

Масло для бензинового культиватора

Как написано выше, масло для бензиновых культиваторов отличается типом основы и способом получения, что определяет основные характеристики и область применения. Важную роль играют сезонность продукта и его вязкость. Наибольшее распространение получили всесезонные сорта масла, которые демонстрируют высокие эксплуатационные показатели независимо от температуры окружающей среды и времени года.

Современные составы для бензиновых двигателей делят на следующие группы допуска:

  • API SM – был принят в 2004 году. Продукты с данным допуском отличаются высокими эксплуатационными характеристиками.
  • API SL – для моторов, выпущенных после 2000 года. Подходит для двигателей, работающих на обедненных смесях.
  • API SJ – для двигателей, выпущенных после 1996 года.
  • API SH – для двигателей, выпущенных после 1994 года.
  • API SG – для двигателей, выпущенных после 1989 года.
  • API SF – для двигателей, выпущенных после 1980 года.

Масло для двигателей культиваторов, рекомендуемое производителями

Рассмотрим наиболее известные двигатели для культиваторов, включая моторы от компании Хонда.

Характеристики Марка и модель двигателя
Honda GX100 Honda GXV 160 Robin‑Subaru EX13D Lifan LF168F-2В Briggs&Stratton RS Series 485 Hyundai IC 160
Мощность, л. с. 2,8 4,3 4,3 6,5 6,5 5.5
Объем, см3 98 163 126 196 208 163
Крутящий момент 5,7 Нм 9,6 Нм 8,1 Нм 11,0 Нм 10,17 Нм 9,6
Тип масла SF или SG; SAE 10W-30 SF или SG; SAE 10W-30 SE и выше

SAE 10W-30

SF или SG; SAE 10W-30 SJ и выше

SAE 10W-30

SJ и выше

SAE 10W-30

Емкость картера, л. 0,4 0,65 0,6 0,65 0,6 0,5
Сухой вес, кг 10,6 13,5 14,0 16,2 15,1 13,5

Замена масла

Рассмотрим порядок и особенности замены масла в культиваторах. Независимо от типа двигателя, не рекомендуется использовать отдельные присадки для смазочных материалов, которые в большом количестве присутствуют на рынке. Это может снизить эксплуатационные качества состава.

Утилизировать отработанный продукт следует с наименьшим уроном окружающей среде. Оптимальное решение – отвезти старое масло на пункт переработки.

В двигателе

Первая замена масла в двигателе культиватора осуществляется после проведения обкатки. Так называется процесс притирки движущихся деталей аппарата, во время которого в смазку попадает мелкие металлические частицы. Длительность обкатки зависит от конкретной марки культиватора. Последующие замены следует проводить, руководствуясь регламентом технического обслуживания руководства пользователя, но не реже одного раза за год.

Процесс замены смазочной жидкости в двигателе культиватора довольно прост:

  • Культиватор необходимо установить на горизонтальной плоскости и заглушить;
  • Ждем 5-10 минут, чтобы масло полностью стекло в поддон двигателя;
  • Откручиваем пробку картера, сливаем масло в заранее приготовленную емкость;
  • Заливаем новую смазочную жидкость. Проверяем уровень с помощью щупа, а при его отсутствии – заливаем масло до контрольного отверстия.

Важная информация! Планируя периодичность проведения ТО необходимо учитывать интенсивность нагрузки. Если смазка потемнела до цвета мазута, ее следует срочно заменить.

В редукторе

Замену масла в редукторе также следует выполнять в соответствии с рекомендациями производителя.

Порядок выполнения работ следующий:

  • Установите культиватор на подставки и заглушите его;
  • Найдите и окрутите сливную пробку;
  • Во избежание загрязнения окружающей среды, смазочную жидкость необходимо сливать в заранее подготовленную емкость подходящего объема;
  • Ждем, пока масло полностью не вытечет из сливного отверстия. Поскольку трансмиссионные смазочные жидкости обладают высокой вязкостью, придется подождать 5-10 минут, в зависимости от температуры на улице;
  • Плотно закручиваем пробку сливного отверстия;
  • Откручиваем пробку заливного отверстия;
  • С помощью воронки заливаем свежую смазочную жидкость.

Уровень проверяется с помощью щупа или контрольного отверстия, в зависимости от конструкции редуктора культиватора.

Обратите внимание, что большинство современных моделей поставляют с сухим редуктором, в который необходимо заливать масло после покупки.

Можно ли заливать автомобильное масло

Владельцы садовой техники, часто задаются вопросом: «Можно ли заливать автомобильное масло в двигатель культиватора или мотоблока?». Особенно актуальна эта тема для владельцев транспортных средств, которые самостоятельно занимаются ремонтом и обслуживанием. Использование одной марки масла способно снизить затраты на приобретения смазочных материалов.

На самом деле, все зависит от марки аппарата и типа двигателя. Производители культиваторов, оснащенных четырехтактными бензиновыми двигателями, обычно разрешают использование масла соответствующего допуска по классификации API. Точную информацию следует искать в техническом руководстве модели.

Если культиватор оснащен двухтактным двигателем, использование обычного автомобильного масла категорически запрещено. Дело в том, что смазка, рассчитанная на четырехтактные моторы, плохо смешивается с бензином, что ведет к потере смазывающих качеств и ускоренному износу цилиндропоршневой группы. Кроме того, сгорание автомобильного масла сопровождается образованием большого количества золы, которая откладывается на поршне и стенках цилиндров, засоряет выхлопные каналы, а также закупоривает электрод свечи зажигания.

Нужно ли добавлять масло в бензин

Правильный ответ на этот вопрос зависит от типа двигателя, установленного на культиваторе владельца. Например, четырехтактные моторы рассчитаны на использование чистого бензина – им не требуется предварительное приготовление топливной смеси.

Масло с бензином заливают только в двухтактные бензиновые двигатели. При этом необходимо четко соблюдать пропорцию, указанную заводом-производителем. В противном случае двигатель будет работать нестабильно, ввиду низкого качества топливной смеси.

Культиваторы, работающие на дизельном топливе, также не нуждаются в подобных процедурах. Разбавка солярки моторным маслом может привести к печальным последствиям, вплоть до капитального ремонта.

Как проверить уровень

Проверка уровня смазочной жидкости – обязательная процедура, которую следует выполнять перед каждым запуском двигателя. Это поможет избежать масляного голодания узлов и деталей культиватора. Кроме того, внешний вид жидкости много скажет опытному владельцу о его состоянии. Например, черный цвет и густая консистенция говорит о том, что смазку необходимо срочно менять.

Перед процедурой следует установить культиватор на горизонтальной площадке. В качестве контрольного инструмента используют масляный щуп.

Проверку уровня рекомендуется производить на холодном двигателе. Если у владельца возникли какие-либо опасения в процессе работы, необходимо заглушить мотор и подождать 5 минут. За это время смазочная жидкость успеет полностью стечь в картер.

Заключение

Выбирая масло для культиватора, независимо от марки и типа двигателя, следует соблюдать требования и рекомендации завода-изготовителя, относительно допусков и периодичности замены. В противном случае можно существенно сократить срок службы аппарата, ввиду недостаточной смазки узлов и деталей.

Сколько электроэнергии используют масляные обогреватели?

Конструкция масляного обогревателя, напоминающая радиатор, обеспечивает максимальный теплообмен с воздухом.

Большая часть электрических обогревателей вырабатывает тепло с помощью резистивного элемента, и маслонаполненные обогреватели не являются исключением. Возможно, они более экономичны, чем нагреватели с открытыми элементами, потому что генерируемая ими энергия уходит в масло, а не излучается и теряется по всему помещению. Конечно, масло также излучает тепло, но медленнее.Нагревательный элемент потребляет столько же электроэнергии, сколько любой резистивный нагреватель, когда он включен, но благодаря радиатору, создаваемому маслом, это происходит не всегда. В результате масляный нагреватель в долгосрочной перспективе потребляет меньше электроэнергии, чем нагреватель с открытыми элементами при нормальных обстоятельствах.

Основы масляного нагревателя

Типичный масляный обогреватель - довольно простое устройство. Он состоит из замкнутой системы змеевиков, заполненной маслом, обычно имеющей вид радиатора, нагревательного элемента, термостата и панели управления.Термостат контролирует температуру масла, а не температуру в помещении, и передает сигнал на отключение питания и по мере того, как масло достигает заданной температуры. Затем он снова включает питание, когда температура масла падает ниже температуры включения.

Масло внутри змеевиков не является моторным маслом. Обычно это минеральное масло, растительное масло или товарное масло, такое как Thermoil. Характеристики масла влияют на эффективность нагревателя, потому что некоторые масла обладают большей теплоемкостью, чем другие.Чем больше тепла может хранить масло, тем дольше нагревательный элемент может оставаться выключенным.

Потребление электроэнергии

Максимальная мощность нагревательного элемента масляного обогревателя такая же, как и у обычных электрических обогревателей - 1500 Вт. Кроме того, большинство моделей имеют настройку низкого энергопотребления 700 или 800 Вт, и между этими двумя может быть третье значение. Когда элемент включен, нагреватель потребляет электроэнергию с выбранной скоростью. Если вы платите за электроэнергию в среднем по стране в размере 0 долларов.12 за киловатт-час, вы платите 0,18 доллара за каждый час работы элемента на максимальной мощности и около 0,10 доллара в час при минимальной настройке. Именно столько вы платите, чтобы запустить керамический резистивный нагреватель с теми же двумя настройками мощности.

Какая разница?

Масляные обогреватели могут экономить энергию, потому что энергия, которую они используют, идет на нагревание масла, а не воздуха. Термостат может контролировать температуру масла более эффективно, чем термостат в нагревателе с открытым элементом может контролировать температуру окружающего воздуха, что гарантирует, что элемент сработает только тогда, когда это необходимо.Тепло от маслонаполненных змеевиков все еще должно излучаться в воздух, что в конечном итоге охлаждает масло. Тем не менее, тепло излучается медленно, что также помогает держать элемент в выключенном состоянии в течение более длительного времени, и каждую минуту, когда элемент отключен, вам не нужно платить за электричество.

Плюсы и минусы масляных обогревателей

Одним из основных недостатков маслонаполненных нагревателей является то, что змеевики горячие на ощупь во время работы нагревателя. Поскольку обогреватель должен располагаться в комнате на видном месте, чтобы он выполнял свою работу, это может быть проблемой в семьях с детьми или домашними животными.С другой стороны, тепло от катушек комфортное и мягкое, без принудительного потока горячего воздуха, которого следует избегать. Кроме того, у масляного обогревателя нет движущихся частей, поэтому он не издает раздражающих звуков.

Идеальное применение масляного обогревателя - обогрев хорошо изолированного помещения с небольшим количеством сквозняков. Поскольку температура в комнате постоянно растет, обогревателю необходимо подавать меньше теплого воздуха, чтобы поддерживать его таким образом, а термостат будет отключать элемент. Это может привести к значительной экономии энергии по сравнению с блоком с открытыми элементами, например стандартным конвекционным нагревателем.

.

Электрический заряд и электрическое поле: примеры проблем с решениями

Электрический заряд и электрическое поле: примеры проблем с решениями

1. СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ЗАРЯД: СОХРАНЕНИЕ ЗАРЯДА

Обычное статическое электричество включает в себя заряды от нанокулонов до микрокулон.

а. Сколько электронов нужно для образования заряда –2,00 нКл?

Решение

Все заряженные объекты в природе несут заряды, которые являются целыми кратными базовому количеству

заряда, qe, любого заряда Q: Q = n qe

∣ qe 1 = 1.60 × 10−19 C.

б. Сколько электронов необходимо удалить с нейтрального объекта, чтобы получить чистый заряд 0.

мкКл?

2. ЗАКОН КУЛОНА

Три заряда лежат вдоль оси x, как показано: q 1 = 6 мкКл, q 2 = -2 мкКл. Определите величину

и направление чистой силы на q 3 = 1,5 мкКл.

Решение

На q 3 действуют две кулоновские силы:

 F 1 - сила, действующая на q 3 из-за q 1.

 F 2 - сила, действующая на q 3 из-за q 2.

Мы можем найти чистую силу, векторно сложив эти две силы.

Сначала нам нужно нарисовать диаграмму свободного тела для q 3: мы нарисуем две силы (вектора), действующие

на эту заряженную частицу. F 1 направлен вправо, потому что q 1 и q 3 отталкиваются друг от друга, а F 2

также направлено вправо, потому что q 3 и q 2 притягиваются друг к другу.

Мы определим величину каждой силы, учитывая абсолютные значения зарядов.

Затем мы векторно сложим две силы, учитывая их направление.

q

1

= 6 мкКл

1 м

F

2

q

3

= 1,5 мкКл q 2 = -2 мкКл

2 м

F

1

2
1 2

r

q q Fk

 

  

 

 

  

 

F F ​​F 0.081 N 0.007N F 0.088N
F 0.00675N 0.007N

м

2 10 C 1,5 10 C

F 9 10 Н м / C r

q q F k

F 0.081N

м 1

6 10 C 1,5 10 C

F 9 10 Н · м / C r

q q F k

нетто 1 2 нетто

2 2
6 6
9 2 2
2 2
2
2 3
2
2 1
6 6
9 2 2
2 1
1
1 3
1
    
 
 
   
 
   
 
 

N 1.25 10 электронов

1.60 10 C

2.00 10 C

N

q

Q

N

10

19

9

e

 

 

N 3,13 10 электронов 1,60 10 С

0,500 10 C
N
12
19
6
 
 
 

3.ДОБАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Стратегия решения проблем: электрические поля из-за точечных сборов

a. Электрическое поле зависит от положения: выберите точку, в которой вы хотите определить поле

.

г. Нарисуйте диаграмму: нарисуйте вектор электрического поля в этой точке из-за каждого заряда. Направление

задается направлением силы на положительный испытательный заряд.

г. Используйте уравнение, чтобы найти величину электрического поля в этой конкретной точке, обусловленного

отдельных зарядов

d.Принцип суперпозиции применяется, если присутствует более одного заряда

Пример 1:

Найдите электрическое поле в точке P, расположенной на полпути между зарядами, когда оба заряда

положительны, как показано.

Решение

Каждый точечный заряд создает собственное электрическое поле в

этой конкретной точке, следовательно, в точке P действуют два вектора электрического поля

:

 E 1 - электрическое поле в поле P из-за q 1.

 E 2 - электрическое поле в поле P из-за q 2.

Мы можем найти чистое поле, векторно сложив эти два вектора.

Поскольку два вектора электрического поля равны по величине и противоположны по направлению, они компенсируют

друг друга, так что результирующее поле в точке P равно нулю.

Примечание:

Электрическое поле существует в области пространства вокруг заряженного объекта, если в этом месте есть другой заряженный объект

или нет.

2 м

q

2

q 1 = +2.5 мкКл = +2,5 мкКл

E

2

E 1

1 м

P

E

r

г q q r r 1m E E k r

г E k net 2 1 2 1 2 1 2 2

       0

Пример 3:

Три точечных заряда расположены в углах равностороннего треугольника, как показано.

а. Вычислите электрическое поле в точке P, расположенной посередине между двумя зарядами на оси x

.

г. Если заряд 1 нКл помещен в точку P, определить силу (направление и величину), действующую на

эту частицу?

Решение

а.Вычислите электрическое поле в точке P, расположенной посередине между двумя зарядами на оси x

.

Каждый точечный заряд создает собственное электрическое поле в точке P, поэтому в точке P действуют 3 вектора электрического поля

:

 E 1 - электрическое поле в точке P из-за q 1, направленное в сторону от этой точки. положительный заряд.

 E 2 - электрическое поле в P, обусловленное q 2, также вдали от q 2.

 E 3 - электрическое поле в P, обусловленное q 3, направленное на этот отрицательный заряд

.

o Нарисуйте диаграмму:

o Используйте уравнение, чтобы найти величину электрического поля в этой конкретной точке

, обусловленной отдельными зарядами

o Примените принцип суперпозиции: сложите три вектора. Обратите внимание, что E 2 и E 3 оба находятся в положительном направлении x

, а E 1 - в отрицательном направлении y.

г. Если заряд 1 нКл помещен в точку P, определить силу

(направление и величина), действующую на эту частицу?

q

1

=

q

2

= q

3

=

E

2

E

1

E

2

  

θ 355.

θ 4,4 θ 360 4. 1869 N / C

- 144 Н / З

θ загар E E

E

θ загар

Найдите направление:

EEEEE 1.88 10 Н / З
0
1-0 0 0
2 3
1-1
2 3
1
2
2 3
   
    

q

1

=

q

2

= q

3

E =

y

E

8 x 900 E

θ

  

0
9-3 6-

Видное направление как: E θ 355.

E q F F 1.00 10 C 1.88 10 N / C F 1.88 10 N q

F
E
      

 

 

 

E 144 N / C

0,433 м

3 10 C

E 9 10 Н м / C

r 0,5 м sin 60 0,433 м

r Расстояние от q до точки P. r

г E k

2 1
9-
9 2 2
1
0
1
2 1 1
1
1
1
  
 
 

 

 

 

 

E 719 N / C

0.250м

5 10 C

r 0,250 м E 9 10 Н м / C r

г E k

E 1150 Н / З

0,250 м

8 10 C

r 0,250 м E 9 10 Н м / C r

г E k

2 3
9-
9 2 2
2 3 3
3
2
3
2 2
-
9 2 2
2 2 2
2
2
2
    
    
.

История электромобилей

Представленные более 100 лет назад, электромобили сегодня набирают популярность по многим из тех же причин, по которым они были популярны вначале.

Будь то гибрид, подключаемый гибрид или полностью электрический, спрос на автомобили с электроприводом будет продолжать расти, поскольку цены падают, а потребители ищут способы сэкономить деньги на насосе. В настоящее время более 3 процентов продаж новых автомобилей, продажи электромобилей могут вырасти почти до 7 процентов - или до 6.6 миллионов в год - по всему миру к 2020 году, согласно отчету Navigant Research.

В связи с растущим интересом к электромобилям мы смотрим, где эта технология была и где она развивается. Отправляйтесь в прошлое вместе с нами, исследуя историю электромобиля.

Рождение электромобиля

Трудно отнести изобретение электромобиля к одному изобретателю или стране. Вместо этого это была серия прорывов - от батареи до электродвигателя - в 1800-х годах, которые привели к появлению первого электромобиля на дороге.

В начале века новаторы в Венгрии, Нидерландах и Соединенных Штатах, в том числе кузнец из Вермонта, начали разрабатывать концепцию автомобиля с батарейным питанием и создали одни из первых небольших электромобилей. машины. И хотя британский изобретатель Роберт Андерсон примерно в то же время разработал первый примитивный электромобиль, французские и английские изобретатели построили одни из первых практических электромобилей только во второй половине XIX века.

Здесь, в США, первый успешный электромобиль дебютировал примерно в 1890 году благодаря Уильяму Моррисону, химику, который жил в Де-Мойне, штат Айова. Его шестиместный автомобиль, способный развивать максимальную скорость 14 миль в час, был немногим больше, чем электрифицированный фургон, но он помог пробудить интерес к электромобилям.

В течение следующих нескольких лет в США начали появляться электромобили от разных автопроизводителей. Парк Нью-Йорка даже насчитывал более 60 электрических такси.К 1900 году электромобили достигли своего расцвета, составляя около трети всех транспортных средств на дорогах. В течение следующих 10 лет они продолжали демонстрировать высокие продажи.

Ранний взлет и падение электромобиля

Чтобы понять популярность электромобилей примерно в 1900 году, также важно понимать развитие личного автомобиля и других доступных опций. На рубеже 20-го века лошадь по-прежнему была основным средством передвижения. Но по мере того, как американцы стали более зажиточными, они обратились к недавно изобретенному автомобилю - доступному в паровой, бензиновой или электрической версиях - для передвижения.

Пар был проверенным и надежным источником энергии, доказавшим свою надежность для питания заводов и поездов. Некоторые из первых самоходных машин в конце 1700-х годов работали на пару; тем не менее, только в 1870-х годах технология закрепилась в автомобилях. Отчасти это связано с тем, что пар был не очень практичным для личных автомобилей. Паровозам требовалось долгое время запуска - иногда до 45 минут на морозе - и их нужно было доливать водой, что ограничивало их диапазон.

С появлением электромобилей на рынке появился новый тип транспортных средств - автомобили с бензиновым двигателем - благодаря усовершенствованиям двигателя внутреннего сгорания в 1800-х годах.Хотя бензиновые автомобили были многообещающими, у них были свои недостатки. Для управления ими требовалось много ручного труда - переключение передач было непростой задачей, и их нужно было запускать с помощью рукоятки, что усложняло управление ими. К тому же они были шумными, и их выхлоп был неприятным.

Электромобили не имели проблем, связанных с паром или бензином. Они были тихими, удобными в управлении и не выделяли вонючего загрязнителя, как другие автомобили того времени. Электромобили быстро стали популярны у городских жителей, особенно у женщин.Они идеально подходили для коротких поездок по городу, а плохие дорожные условия за пределами города означали, что немногие автомобили любого типа могли отправиться дальше. Поскольку в 1910-е годы все больше людей получили доступ к электричеству, стало легче заряжать электромобили, что повысило их популярность во всех сферах жизни (включая некоторых из «самых известных и выдающихся производителей бензиновых автомобилей», как 1911 New York Times статьи).

Многие новаторы в то время обратили внимание на высокий спрос на электромобили, изучая способы улучшения технологии.Например, Фердинанд Порше, основатель одноименной компании по производству спортивных автомобилей, в 1898 году разработал электромобиль под названием P1. Примерно в то же время он создал первый в мире гибридный электромобиль - автомобиль, работающий от электричества и газовый двигатель. Томас Эдисон, один из самых плодовитых изобретателей в мире, считал, что электромобили являются передовой технологией, и работал над созданием более совершенной батареи для электромобилей. Даже Генри Форд, друживший с Эдисоном, в 1914 году сотрудничал с Эдисоном, чтобы исследовать варианты недорогого электромобиля, согласно Wired .

Тем не менее, именно серийная модель T Генри Форда нанесла удар по электромобилю. Представленная в 1908 году модель T сделала автомобили с бензиновым двигателем широко доступными и доступными. К 1912 году бензиновый автомобиль стоил всего 650 долларов, а электрический родстер продавался за 1750 долларов. В том же году Чарльз Кеттеринг представил электрический стартер, избавив от необходимости использовать ручную рукоятку и способствуя увеличению продаж автомобилей с бензиновым двигателем.

Другие события также способствовали упадку электромобилей.К 1920-м годам в США была лучшая система дорог, соединяющих города, и американцы хотели выбраться и исследовать территорию. С открытием техасской сырой нефти газ стал дешевым и легкодоступным для сельских жителей Америки, и по всей стране начали появляться заправочные станции. Для сравнения: в то время очень немногие американцы за пределами городов имели электричество. В конце концов, электромобили практически исчезли к 1935 году.

Дефицит газа пробуждает интерес к электромобилям

В следующие 30 лет или около того электромобили вступили в своего рода темные века с небольшим прогрессом в технологиях.Дешевый бензин в больших количествах и постоянное совершенствование двигателей внутреннего сгорания сдерживали спрос на автомобили, работающие на альтернативном топливе.

Перенесемся в конец 1960-х - начало 1970-х годов. Стремительный рост цен на нефть и нехватка бензина, пик которых пришелся на арабское нефтяное эмбарго 1973 года, вызвали растущий интерес к снижению зависимости США от иностранной нефти и поиску местных источников топлива. Конгресс принял к сведению и принял Закон об исследованиях, разработках и демонстрациях электрических и гибридных транспортных средств от 1976 года, уполномочивающий Министерство энергетики поддерживать исследования и разработки в области электрических и гибридных транспортных средств.

Примерно в то же время многие крупные и мелкие автопроизводители начали изучать варианты транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, включая электромобили. Например, General Motors разработала прототип городского электромобиля, который был показан на Первом симпозиуме Агентства по охране окружающей среды по разработке энергосистем с низким уровнем загрязнения в 1973 году, а American Motor Company произвела электрические джипы, которые Почтовая служба США использовала в Программа испытаний 1975 года. Даже НАСА помогло поднять популярность электромобиля, когда его электрический луноход стал первым пилотируемым транспортным средством, совершившим полет на Луне в 1971 году.

Тем не менее, автомобили, разработанные и произведенные в 1970-х годах, по-прежнему страдали недостатками по сравнению с автомобилями с бензиновым двигателем. Электромобили в то время имели ограниченную производительность - обычно достигая максимальной скорости 45 миль в час - а их типичный диапазон был ограничен 40 милями до того, как их нужно было перезарядить.

Забота об окружающей среде двигает электромобили вперед

Снова перенесемся вперед - на этот раз в 1990-е годы. За 20 лет после длинных газопроводов 1970-х годов интерес к электромобилям в основном угас.Но новые правила на федеральном уровне и уровне штата начинают менять положение вещей. Принятие поправки к Закону о чистом воздухе 1990 года и Закона об энергетической политике 1992 года, а также новых правил выбросов при транспортных средствах, выпущенных Калифорнийским советом по воздушным ресурсам, помогло возобновить интерес к электромобилям в США.

В это время автопроизводители начали преобразование некоторых из своих популярных моделей автомобилей в электромобили. Это означало, что электромобили теперь достигли скорости и производительности, намного ближе к автомобилям с бензиновым двигателем, и многие из них имели запас хода в 60 миль.

Одним из самых известных электромобилей того времени был GM EV1, автомобиль, который был широко показан в документальном фильме 2006 года Кто убил электромобиль? Вместо того, чтобы модифицировать существующий автомобиль, GM спроектировала и разработала EV1 с нуля. Благодаря дальности действия 80 миль и способности ускоряться от 0 до 50 миль в час всего за семь секунд, EV1 быстро стал культовым. Но из-за высокой стоимости производства EV1 никогда не был коммерчески жизнеспособным, и GM прекратила его производство в 2001 году.

В условиях быстро развивающейся экономики, роста среднего класса и низких цен на газ в конце 1990-х годов многие потребители не беспокоились о топливосберегающих транспортных средствах. Несмотря на то, что в то время электромобили не привлекали особого внимания общественности, за кулисами ученые и инженеры при поддержке Министерства энергетики работали над улучшением технологий электромобилей, включая аккумуляторы.

Новое начало для электромобилей

В то время как все запуски и остановки индустрии электромобилей во второй половине 20-го века помогли показать миру перспективность технологии, настоящего возрождения электромобилей не произошло. примерно до начала 21 века.В зависимости от того, кого вы спросите, это было одно из двух событий, которые вызвали интерес, который мы наблюдаем сегодня к электромобилям.

Первым поворотным моментом, который многие предложили, было введение Toyota Prius. Выпущенный в Японии в 1997 году, Prius стал первым в мире серийным гибридным электромобилем. В 2000 году Prius был выпущен во всем мире и сразу же стал популярным среди знаменитостей, что помогло поднять престиж автомобиля. Чтобы сделать Prius реальностью, Toyota использовала никель-металлогидридную батарею - технология, которая была поддержана исследованиями Министерства энергетики.С тех пор рост цен на бензин и растущее беспокойство по поводу загрязнения углеродом помогли сделать Prius самым продаваемым гибридом во всем мире за последнее десятилетие.

(Историческая сноска: до того, как Prius мог быть представлен в США, Honda выпустила гибрид Insight в 1999 году, что сделало его первым гибридом, продаваемым в США с начала 1900-х годов.)

Еще одним событием, которое помогло изменить форму электромобилей, было объявление в 2006 году о том, что небольшой стартап из Кремниевой долины, Tesla Motors, начнет производство роскошных спортивных электромобилей, способных проехать более 200 миль без подзарядки.В 2010 году Tesla получила ссуду в размере 465 миллионов долларов от Управления кредитных программ Министерства энергетики - ссуду, которую Tesla выплатила на целых девять лет раньше, - для создания производственного предприятия в Калифорнии. За короткое время с тех пор Tesla завоевала широкую известность благодаря своим автомобилям и стала крупнейшим работодателем в автомобильной промышленности в Калифорнии.

Объявление Tesla и последующий успех побудили многих крупных автопроизводителей ускорить работу над собственными электромобилями. В конце 2010 года в США были выпущены Chevy Volt и Nissan LEAF.С. рынок. Первый коммерчески доступный подключаемый гибрид, Volt имеет бензиновый двигатель, который дополняет его электрический привод, когда батарея разряжается, позволяя потребителям ездить на электричестве в большинстве поездок и на бензине, чтобы увеличить запас хода автомобиля. Для сравнения, LEAF - это полностью электрический автомобиль (часто называемый аккумуляторно-электрическим транспортным средством, электромобилем или просто электромобилем для краткости), то есть он приводится в действие только электродвигателем.

В течение следующих нескольких лет другие автопроизводители начали выпуск электромобилей в США.S .; тем не менее, потребители все еще сталкивались с одной из первых проблем электромобилей - где заряжать свои автомобили в пути. В рамках Закона о восстановлении министерство энергетики инвестировало более 115 миллионов долларов в помощь в создании общенациональной инфраструктуры зарядки, установив более 18 000 бытовых, коммерческих и общественных зарядных устройств по всей стране. Автопроизводители и другие частные компании также установили свои собственные зарядные устройства в ключевых точках США, в результате чего сегодня общее количество зарядных устройств для электромобилей в более чем 8000 различных местах с более чем 20000 розеток для зарядки.

В то же время новая технология аккумуляторов, поддерживаемая отделом автомобильных технологий Министерства энергетики, начала выходить на рынок, помогая расширить диапазон подключаемых электромобилей. В дополнение к технологии аккумуляторов почти для всех гибридов первого поколения, исследования Департамента также помогли разработать технологию литий-ионных аккумуляторов, используемых в Volt. Совсем недавно инвестиции Департамента в исследования и разработки аккумуляторных батарей помогли сократить расходы на аккумуляторные батареи для электромобилей на 50 процентов за последние четыре года, одновременно улучшив характеристики автомобильных аккумуляторов (то есть их мощность, энергию и долговечность).Это, в свою очередь, помогло снизить стоимость электромобилей, сделав их более доступными для потребителей.

Теперь у потребителей больше возможностей, чем когда-либо, когда дело доходит до покупки электромобиля. Сегодня доступно 23 модели с подзарядкой от электросети и 36 гибридных моделей различных размеров - от двухместного Smart ED до среднеразмерного Ford C-Max Energi и роскошного внедорожника BMW i3. Поскольку цены на бензин продолжают расти, а цены на электромобили продолжают падать, электромобили становятся все более популярными - более 234 000 подключаемых электромобилей и 3.Сегодня в США ездят 3 миллиона гибридов.

Электромобили будущего

Трудно сказать, где будущее приведет электромобили, но ясно, что они обладают большим потенциалом для создания более устойчивого будущего. Если мы переведем все малотоннажные автомобили в США на гибриды или подключаемые к электросети электромобили, используя нашу нынешнюю комбинацию технологий, мы сможем снизить нашу зависимость от иностранной нефти на 30-60 процентов, снизив при этом углеродное загрязнение от транспортного сектора на целых 20 процентов.

Чтобы помочь достичь этой экономии выбросов, в 2012 году президент Обама запустил EV Everywhere Grand Challenge - инициативу Министерства энергетики, объединяющую лучших и самых талантливых ученых, инженеров и представителей бизнеса Америки, чтобы сделать подключаемые к электросети электромобили более доступными, чем сегодняшний бензин. к 2022 году. Что касается аккумуляторов, то Объединенный центр исследований накопления энергии при Аргоннской национальной лаборатории при Департаменте работает над преодолением крупнейших научных и технических барьеров, препятствующих крупномасштабному усовершенствованию аккумуляторов.

А Энергетическое агентство по перспективным исследовательским проектам (ARPA-E) продвигает революционные технологии, которые могут изменить наше представление об электромобилях. От инвестиций в новые типы аккумуляторов, которые могут работать дальше от одной зарядки, до экономически эффективных альтернатив материалам, важным для электродвигателей, проекты ARPA-E могут преобразовать электромобили.

В конце концов, только время покажет, какие дорожные электромобили возьмут на себя в будущем.

В чем разница?

  • Гибридное электрическое транспортное средство (или сокращенно HEV) - это транспортное средство без возможности подключения, но имеющее систему электропривода и аккумулятор.Его движущая энергия поступает только из жидкого топлива. Узнайте об истории гибрида - от первого в мире до самого продаваемого в мире.
  • Подключаемый гибридный электромобиль (также называемый PHEV) - это транспортное средство с возможностью подключаемого модуля, которое может использовать энергию для движения либо от своей батареи, либо от жидкого топлива. Прочтите о первом коммерчески доступном подключаемом гибриде.
  • Полностью электрическое транспортное средство (часто называемое аккумуляторно-электрическим транспортным средством, электромобилем или для краткости электромобилем или AEV) - это транспортное средство, которое полностью получает энергию для движения от своей батареи, и оно должно быть подключено к сети для подзарядки .Изучите эволюцию электромобиля, охватывая все, от его ранней популярности до средневековья и до его возрождения сегодня.
  • Подключаемый к электросети электромобиль (или PEV) - это любое транспортное средство, которое может быть подключено к сети (либо подзаряжаемый гибрид, либо полностью электрический автомобиль). Узнайте, как подключаемые к электросети электромобили могут помочь нам в создании более устойчивого будущего.
.

Как работают электрические чайники?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 марта 2020 г.

Машины работают на бензине ... а люди бегают за чаем и кофе (по крайней мере, в моем доме)! Если пить кофе или чай ведром, то хоть раз порадуешься хватило смекалки изобрести сверхэффективный способ похолодать воду в горячую, а именно электрический чайник (также известный как электрочайник). Наполните его водой, включите, включите, и через пару минут у вас будет трубопровод горячей воды для пить или готовить.Как именно работает чайник? Почему это нужно так долго варить? И как он узнает, когда выключиться? Рассмотрим подробнее!

Фото: Электрический чайник - удобный способ получения тепловой энергии из электричества. Это водонагреватель, но это также устройство преобразования энергии, которое иллюстрирует один из самых основных законов физики: сохранение энергии (обсуждается ниже).

Что такое электрический чайник?

Чайники - одни из самых простых бытовых приборов.Поднимите крышку, загляните внутрь и вы увидите в самом низу емкости для воды катушку толстый металл называется ТЭНом. Когда вы включаете чайник в электрическую розетку, в нагревательный элемент поступает большой электрический ток. Элементы сопротивление (тенденция любого материала останавливать электричество протекающий через него) превращает электрическую энергию в тепло. В других словами, элемент становится горячим. Поскольку он находится в прямом контакте с холодной водой, тепло передается воде за счет теплопроводности и быстро нагревается. это тоже вверх.

Фото: вверху: нагревательный элемент в основании электрического чайника, показанный на нашем верхнем фото. Внизу: в некоторых чайниках элемент скрыт от глаз под внутренним полом, чтобы он не покрылся известковым налетом. Это более аккуратный дизайн, но он делает чайник намного шумнее.

Сколько времени нужно для кипячения чайника?

Вы можете кипятить воду всеми способами - даже в простой кастрюле на открытом огне или плите - хотя закрытый чайник обычно работает намного быстрее: он предотвращает выход тепла, позволяет давлению расти быстрее (помните, что вода закипает, когда давление насыщенного пара равно атмосферному), и помогает воде закипеть быстрее.Но вы когда-нибудь расстраивались, сколько времени нужно вашему чайнику, чтобы закипеть? Не надо! Удивительно то, что ваш чайник закипает так же быстро, как и он - а вот Зачем.

Если вы продолжаете накачивать тепловую энергию на дно чайника (быстрее, чем тепло уходит через верх и по бокам), рано или поздно вода внутри него закипит. Основной закон физики называется сохранение энергии говорит нам, что если вам нужно вскипятить литр воды, начиная с одной и той же температуры, вам всегда придется добавлять одинаковое количество энергии для этого.Используете ли вы костер или чайник, микроволновую печь или что-нибудь еще с устройством перемешивания, как у Джеймса Прескотта Джоуля (см. вставку ниже), количество энергии, которое вы должны вложить для кипячения воды, точно такое же.

Допустим, вы начали с 1 литра (примерно 1 килограмм, 2,2 фунта) холодной воды. примерно при 10 ° C (50 ° F), и вы хотите поднять его на 90 ° C до точки кипения (100 ° C или 212 ° F). Количество энергии, которое вам нужно: 4,2 × 1000 грамм × 90 градусы = 378000 джоулей или 378 кДж.

Загадочное "4.2 "- постоянная величина, называемая удельной теплоемкостью воды. Каждый материал имеет разную удельную теплоемкость, которая представляет собой просто количество энергии, которую вы должны вложить, чтобы поднять температуру одного грамма материал на один градус по Цельсию. Вам нужно добавить 4,2 джоуля энергии для повышения температуры 1 грамма воды на 1 ° C, поэтому Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 Дж / г / ° C.

378 кДж для кипячения литра воды - гораздо больше энергии, чем вы думаете. Энергоэффективная лампа мощностью 10 ватт использует 10 джоулей энергии каждую секунду (потому что 1 ватт означает использование одного джоуля в секунду), так что это займет 37 800 секунд - около 10.5 часов - использовать столько энергии, сколько потребляет наш чайник на одно кипячение!

Работа: Чайники используют много энергии для кипячения воды, но справляются со своей задачей быстро (примерно 2,5 минуты), потому что они работают на большой мощности. При том же количестве энергии вы можете включить микроволновую печь примерно на 8 минут, портативный компьютер на час 20 минут или энергосберегающую лампу примерно на 10,5 часов.

Если вы используете электрический чайник мощностью 2400 Вт, это означает, что он потребляет 2400 Вт. джоулей электрической энергии в секунду, что примерно равно количество энергии в воду в виде тепла каждую секунду.Делить 378000 на 2400, и вы обнаружите, что чайнику требуется около 160 секунд. делать работу, которая звучит примерно правильно - электрический чайник обычно закипает примерно за 2–3 минуты. Старая пословица говорит, что горшок (чайник), за которым наблюдают, никогда не закипает, но это датируется временем когда большинство людей кипятили воду на ужасно неэффективной открытой угольные пожары. Электрический чайник может вскипятить воду всего за пару минут, потому что это может добавить тепла энергия для воды намного быстрее и эффективнее, чем открытый огонь (который позволяет теплу выходить во всех направлениях).

Если мощность вашего чайника была примерно 2400 Вт (Вт), и вы использовали британский источник питания питание 240 вольт (В), это означает, что ток, проходящий через элемент будет 2400/240 или 10 ампер (A). По бытовым меркам это изрядная сила: для сравнения, маленькое зарядное устройство для моего iPod потребляет максимальный ток. 0,67 ампер - чайник потребляет в 15 раз больше! Итак, ответ на электрический чайник работает так быстро, если использовать относительно большой электрический ток. Количество произведенного тепла составляет пропорционально току (ток 10 А будет производить вдвое больше тепла, чем ток 5 А проходя через тот же нагревательный элемент, если напряжение было постоянным), поэтому большие токи производят больше тепла - и нагревают предметы гораздо быстрее, чем более мелкие.

Фото: Скрытый нагревательный элемент типичного современного чайника, вид снизу. Элемент запечатан в светло-серой центральной части, и (если вы присмотритесь) вы можете просто увидеть его два вывода, торчащие в правом нижнем углу. Темно-серый ободок (к которому прикасается мой большой палец) представляет собой резиново-пластиковую прокладку, которая закрывает нагревательный элемент внутри дна чайника и предотвращает просачивание воды. Длинная трубка наверху направляет пар из чайника вниз к термостату, который в нужный момент выключает элемент (как описано ниже).

Как работают водогрейные котлы быстрого приготовления?

Если вы устали ждать и хотите, чтобы чайник закипел быстрее, вы можете сделать только две вещи. Один использовать больше электрического тока - другими словами, купить более мощный чайник; другое использование - использовать меньше воды.

Водогрейные бойлеры / диспенсеры «мгновенного действия» (например, Breville Hot Cup и Morphy Ричардс Мено), который на самом деле может вскипятить всего лишь стакан воды. быстро объедините эти методы. Они используют более мощный нагрев элемент, чем обычный чайник (обычно 3000 Вт или более) и они разработаны таким образом, чтобы элемент мог безопасно работать в контакте с только небольшое количество воды.Если вы варите только (скажем) четверти литра воды, вам нужно только четверть меньше энергии - скажем, 100 000 джоулей. И если вы снабжаете эту энергию элементом мощностью 3000 Вт, посчитайте, и вы обнаружите, что можете сделать это примерно за 30 секунд вместо 2,5 мин. Видите ли вы здесь еще одно большое преимущество? Если ты кипячение всего чайника, чтобы приготовить только один горячий напиток, вы эффективно тратя три четверти потребляемой энергии. Кипячение ровно столько воды, сколько вам нужно, значительно сэкономит вам денег - а также помогает окружающей среде.

Как чайник узнает, когда нужно выключиться?

Иллюстрация: Как выключается электрический чайник. Есть пароотводчик и трубка (желтый, 43 и 44), ведущие вниз от верхней части водяной камеры (серый, 38) к биметаллическому термостату и переключателю (оранжевый и красный, 1 и 2). Когда чайник закипает, по этой трубке вырывается пар, нагревает термостат и заставляет его открыться, отключая нагревательный элемент (зеленый, 39) и предотвращая кипение воды.Иллюстрация из патента США 4 357 520: Электрический контейнер для кипячения воды, имеющий включаемые сухие и чувствительные к потоку термочувствительные блоки управления от Джона К. Тейлора, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Ранние электрические чайники имели встроенную опасность: их было относительно легко включить, уйти и сделать одну или две работы по дому, а потом забыть о них. Если бы ты был повезло, когда вы вернулись через несколько минут, вы нашли свой кухня наполнена облаками пара. Если не повезло, чайник Элемент может перегореть, перегореть или даже вызвать пожар.

К счастью, практически все современные чайники отключаются. автоматически с помощью термостатов (механических, электрических или электронные устройства, реагирующие на изменение температуры). Многие из них по эскизам английского изобретателя Джон С. Тейлор, чей компании Otter Controls и Strix Ltd разработали более чем миллиардов таких термостатов по всему миру.

Как они работают? Самые простые из них механические и используют биметаллический термостат (описанный в нашей основной статье о термостатах), интегрированный в элемент в нижней части чайника.Он состоит из диска два разных металла, тесно связанных друг с другом, один из которых расширяется быстрее, чем другой, по мере повышения температуры. Обычно термостат изогнутый в одном направлении, но когда горячая вода достигает точки кипения, образующийся пар попадает на биметаллический термостат и внезапно щелкнуть и согнуть в противоположном направлении, немного как зонт выворачивается наизнанку на ветру. Когда термостат открывается, он нажимает на рычаг, который срабатывает. цепь, отключает электрический ток и безопасно выключает чайник.Более сложные термостаты для чайников (используются в системах такие как модный кофейный бойлер Marco Über) полностью электронные и позволяют нагревать воду до точной температуры и поддерживать ее на неопределенный срок путем многократного включения тока и выкл.

Фото: Вот как на самом деле выглядит типичный термостат-переключатель Strix. Я использовал точки того же цвета, что и на иллюстрации выше, чтобы показать ключевые детали этого старого разобранного чайника. Паровая трубка (желтая) направляет пар вниз к биметаллическому термостату.Термостат (оранжевый) выключает чайник. Блок переключения (красный) и несколько проводов соединяют термостат, выключатель питания (розовый) и беспроводной разъем (темно-синий) с двумя клеммами нагревательного элемента (зеленый). Термостат и переключатель прикручены к нижней части светло-серого скрытого нагревательного элемента (показан на фото выше на этой странице).

Фото: крупный план биметаллического термостата (показан оранжевой точкой на другом фото).

«Механический эквивалент тепла»

Иллюстрация: эксперимент Джоуля по поиску механического эквивалента тепла.

Электрические чайники могут показаться ужасно обыденными, но их стоит прочитать и написать о том, потому что они блестяще иллюстрируют один из самых фундаментальные физические законы нашей Вселенной: вы можете преобразовывать один вид энергии в другой, но вы не можете создать энергию из воздуха или превратить ее в ничто. Эта чрезвычайно важная идея называется сохранением энергии, и английский физик Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) был одним из первых, кто проник в ее суть.

Джоуль разработал блестящий эксперимент.Он прикрепил тяжелый груз (1) к веревке, намотанной на шкив (2), так, чтобы груз падал, веревка поворачивала ось (3) и перемешивала лопаточное колесо внутри емкости, полной воды (4). Он рассудил, что «механическая» энергия, которую он таким образом добавил к воде, превратится в тепловую энергию, слегка нагревая воду. После многократных экспериментов он успешно доказал, что энергия (или, как он это называл, vis viva), теряемая падающим грузом, в точности равна энергии, полученной при нагревании воды.Таким образом, Джоуль подтвердил, что механическая энергия (или работа) и тепловая энергия были взаимозаменяемыми, и результаты были опубликованы в известной статье под названием «Механический эквивалент тепла», которая до сих пор считается одним из наиболее важных подтверждений теория сохранения энергии.

Джоуль считал, что может найти доказательства в поддержку своих идей в реальном мире. Все, что ему нужно было сделать, это найти водопад и измерьте температуру вверху и внизу; падающая вода преобразует потенциал энергии в тепло, создавая разницу температур, которая, как он полагал, подтверждает его теория.По его расчетам, могучий Ниагарский водопад будет на пятую градуса теплее. внизу, чем вверху, хотя измерить это было бы довольно сложно! Пытаясь уладить этот вопрос, Джоуль взял с собой в медовый месяц несколько термометров. в Шамони, Франция, в 1847 году, и попытался измерить водопад там, но не смог сделать это достаточно точно чтобы доказать свою точку зрения.

Узнать больше

Узнать больше

На этом сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте по схожей тематике:

Статьи

  • Пылающее желание эффективности Тома Мерфи.Как я объяснил выше, для нагрева определенного количества воды до той же температуры требуется такое же количество энергии, как бы вы это ни выбрали. Но одни методы более эффективны, чем другие. Как объясняет Том Мерфи в этом замечательном сообщении в блоге, электрические чайники значительно более эффективны, чем чайники с плитой и микроволновые печи.
  • Что более энергоэффективно - кипячение воды с помощью электрического чайника, чайника на газовой плите или микроволновой печи?: The Guardian, Notes & Queries, 2011.Читатели Guardian высказывают различные мнения об эффективности различных методов кипячения воды.
  • Fiddly, Fussy or Just Plain Ugly Kettles Алисы Роустхорн. The New York Times, 9 августа 2009 г. Почему чайники выглядят так плохо спроектированными? Эта писательница интересуется эстетикой, но, может быть, ей было бы лучше подумать о том, как наука и техника ограничивают дизайн машины, которая может быстро и эффективно вскипятить воду?

Патенты

Если вас интересуют настоящие технические подробности, почему бы не взглянуть на некоторые из множества патенты, описывающие принцип работы чайников? Вот четыре, которые я выбрал, но вы найти больше в записях.

  • Предохранитель Мориса Ли Уорнера: модифицированный предохранитель, предотвращающий выкипание электрических перколяторов. Патент США 1794045, 24 февраля 1931 г.
  • Электрический кофейник от Амброуза Олдса. Электрический кофейный перколятор, поддерживающий установленную температуру заварки. Патент США 1998732. 23 апреля 1935 г.
  • Электрический резервуар для кипячения воды с включаемым сухим и чувствительным к потоку термочувствительным блоком управления от Джона К. Тейлора. Патент США 4,357,520, 2 ноября 1982 г.
  • Термочувствительное устройство управления для контейнеров, оснащенных электронагревателями John C.Тейлор и др. Патент США 4,621,186. 4 ноября 1986 г.

Видео

.

Смотрите также


Оцените статьюПлохая статьяСредненькая статьяНормальная статьяНеплохая статьяОтличная статья (проголосовало 13 средний балл: 5,00 из 5)
Загрузка...