20.1.2006 12:23
Miten paljon moottori tarvitsee kylmää ilmaa jäähdytykseen per poltettu polttoainelitra?
Pakko myöntää, että tätä kysymystä ei ole Tallirengiltä koskaan kysytty. Normaalisti kysytään yhden polttoainelitran polttamiseen tarvittavaa ilmamäärää, mutta jäähdytysilman tarve on vaikeammin arvioitavissa.
Tavalliseen tapaan kysymys on väljästi asetettu, joten naulataan pari tekijää paikalleen. Kylmän ilman määritelmä riippuu leveysasteista, mutta keskivertosuomalaiselle –20 ºC merkitsee kylmää ilmaa. Itse laskun kannalta ilman lämpötilalla ei kuitenkaan ole merkitystä, sillä jäähdytysilman lämpötila vaikuttaa osaltaan jäähdyttimen saavuttamaan maksimijäähdytystehoon. Tässä laskelmassa joudutaan arvioimaan ilman lämpenemistä jäähdyttimen läpi virtaamisen aikana.
Lämpenemiseen voidaan ottaa kantaa teoriasta ponnistaen, mutta tällöin Tallirengin täytyisi konsultoida kirjaviisasta serkkuaan. Käytännöllisempi lähestymistapa on mitata karkea arvo ilman lämpenemiselle. Tähän tarjoutui mahdollisuus, kun renki huomasi, että juuri ostetussa yleismittarissa sattui olemaan mahdollisuus myös lämpötilan mittaamiseen.
Ilman lämpeneminen vaihtelee luonnollisestikin ajonopeuden mukaan, mutta keskimäärin ilma lämpeni noin 20– 40 ºC testilenkin aikana.
Kriittisen tiedon saavuttamisen jälkeen tarvitaan enää pari lähtöarvoa ja laskeminen voidaan aloittaa. Bensiinin lämpöarvo on 43,5 MJ/kg, tiheys 0,75 kg/l, ilman tiheys 1,22 kg/m3 ja ominaislämpökapasiteetti 1006 J/kgK. Litra bensiiniä painaa noin 750 grammaa ja sen polttamisesta vapautuu 32,6 MJ energiaa.
Tyypillisessä ottomoottorissa vajaa kolmasosa polttoaineen energiasta jäähdytetään harakoille. Tällöin jäähdytysilman täytyy sitoa itseensä 9,8 MJ lämpöä.
Ominaislämpökapasiteetin mukaan kilo ilmaa sitoo itseensä 1 006 J lämpöä, kun sen lämpötila nousee asteen verran. Tallirengin tekemän mittauksen mukaan ilma lämpeni noin 30 astetta jäähdyttimessä, kun ajonopeus oli 90 km/h. Tällä lämmönnousulla ilmaa tarvittaisiin 324 kiloa, jotta bensalitrasta jäähdytyksen taakaksi tuleva lämpömäärä saadaan ulkoilmaan.
Jäähdytysilma saataisiin kuution muotoisesta ilmatilavuudesta, jonka särmä on reilut kuusi metriä pitkä.
Helsingin Sanomat | hs.online@hs.fi