Номер 39.31, страница 147 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 39. Виды теплопередачи. Глава 6. Тепловые явления - номер 39.31, страница 147.

39.31 [980] На рисунке VI-9 изображена упрощенная схема водяного охлаждения двигателя трактора, которая состоит из рубашки двигателя 1, радиатора 2, трубопровода и вентилятора 3. Объясните, как осуществляется охлаждение цилиндров двигателя. Что произойдет, если уровень воды в системе охлаждения опустится ниже патрубка верхнего бачка радиатора (уровень $a-b$)?

Рис. VI-9

Объясните, как осуществляется охлаждение цилиндров двигателя.

Охлаждение цилиндров двигателя в представленной системе происходит за счет естественной конвекции (термосифонного эффекта) охлаждающей жидкости (воды). Процесс выглядит следующим образом:

1. Вода в рубашке охлаждения (1), окружающей горячие цилиндры двигателя, нагревается от них.
2. При нагревании плотность воды уменьшается, и она, как более легкая, поднимается в верхнюю часть рубашки двигателя.
3. Из верхней части двигателя горячая вода по соединительному патрубку поступает в верхний бачок радиатора (2).
4. В радиаторе вода, протекая по тонким трубкам с большой площадью поверхности, отдает тепло окружающему воздуху. Этот процесс интенсифицируется принудительным обдувом, который создает вентилятор (3).
5. Охлажденная вода становится более плотной (тяжелой) и опускается в нижний бачок радиатора.
6. Из нижнего бачка радиатора холодная вода по нижнему патрубку поступает обратно в нижнюю часть рубашки охлаждения двигателя, замещая поднимающуюся горячую воду.

Таким образом, возникает непрерывная циркуляция воды, которая эффективно отводит тепло от цилиндров двигателя и рассеивает его в атмосфере.

Ответ: Охлаждение происходит за счет естественной циркуляции (конвекции) воды: нагретая у цилиндров вода поднимается в радиатор, там охлаждается потоком воздуха от вентилятора и, став более плотной, опускается и возвращается обратно к двигателю.

Что произойдёт, если уровень воды в системе охлаждения опустится ниже патрубка верхнего бачка радиатора (уровень a—b)?

Если уровень воды в системе охлаждения опустится ниже уровня a—b, то есть ниже верхнего патрубка, соединяющего рубашку двигателя и радиатор, то контур циркуляции охлаждающей жидкости будет разорван. Горячая вода из рубашки двигателя (1) больше не сможет поступать в радиатор (2) для охлаждения.

В результате этого циркуляция прекратится, и теплоотвод от двигателя остановится. Вода, оставшаяся в рубашке двигателя, будет продолжать нагреваться и быстро закипит. Это приведет к резкому перегреву двигателя, что чревато серьезными поломками: деформацией головки блока цилиндров, прогаром прокладки, заклиниванием поршней и выходом двигателя из строя.

Ответ: Если уровень воды опустится ниже патрубка (уровень a—b), циркуляция воды прекратится, что приведет к быстрому перегреву и возможной поломке двигателя.