Альтернативные виды топлива. КПД из чая
Для начала стоит уточнить, что двигатель — лишь покорная машина. И хотя есть исключения, в целом строение всегда заточено под определённый расходник. Так почему нельзя собрать махину под всё, на что падает глаз?
Разберём, какими характеристиками должна обладать материя, чтобы считаться топливом:
Способность гореть. Собственно, это и даёт энергию.
Энергоёмкость. У бензина и дизеля она огромная (около 44 МДж/кг), а у сухого дерева — 15 МДж/кг. Поэтому на бензобаке можно проехать 600 км, а на дровах пришлось бы возить целый прицеп.
Доступность окислителя. Любое горение — это реакция окисления. Кислород — наша бесплатная панацея, которая подходит для большинства веществ. Если нужен специфичный окислитель, то транспортировка затрудняется.
Стабильность и безопасность хранения. Например, водород — отличное топливо, но его молекулы настолько малы, что буквально могут пройти через стенки бака.
Газотурбинный двигатель
Существовали экспериментальные автомобили Chrysler, в которые встроили этот всеядный авиационный двигатель. Обычный городской доходяга мог ездить на газе... а ещё на водке, соевом масле и духах!
В обычных двигателях ключевую роль играет тайминг. Всё происходит за сотые доли секунды. Если залить туда спирт или духи, они либо не успеют испариться, либо загорятся слишком рано (детонация) и разрушат мотор изнутри. Двигатель внутреннего сгорания капризен — ему подавай строго определённое октановое число, вязкость и летучесть.
Газотурбинный двигатель устроен иначе. В камере сгорания пламя горит непрерывно. Процесс выглядит так:
— Компрессор непрерывно качает туда сжатый воздух.
— Форсунка непрерывно распыляет жидкое горючее.
— Всё это горит в постоянном факеле.
Двигателю всё равно, какая химическая формула у вещества, если оно способно распыляться и выделять тепло.
Двигатель на четвёртом агрегатном состоянии
О плазме не рассказывают в школе, а мне не рассказали даже в колледже на физической специальности. Хотя ионизированный газ не имеет своей "исключительной" текстуры, он красиво светится, пульсирует и мерцает. Плазма состоит из положительно заряженных ионов и свободных электронов.
Ионный двигатель способен разгонять ракету до невообразимых скоростей (в теории до околосветовых), заряжаться от солнечных батарей и работать на протяжении нескольких лет без перерыва... но он не поднимет ракету даже в условиях низкой гравитации. Тяга настолько маленькая, что сравнима с листом А4, и поэтому двигатель не самодостаточен.
— В камеру запускается инертный газ (обычно ксенон). Его атомы бомбардируются потоком электронов и выбиваются собственные электроны. Так атом превращается в ион.
— Положительные ионы разгоняются электрическим полем и выстреливают наружу в виде струи.
— Чтобы ракета не накапливала статический заряд и не притягивала их обратно, на выходе поток электронов нейтрализует ионы обратно в нейтральный газ.
Двигатель Стирлинга
Разновидность двигателя внешнего сгорания. Классическое строение довольно простое:
— В качестве рабочего тела часто выступает обычный воздух. Он нагревается (расширяется) и охлаждается (сжимается) в замкнутом цилиндре.
— Цикличная смена давлений приводит в движение поршень.
— Поршень толкает плечо маховика.
Совершенно неважно, что именно используется для нагревания. Хоть горелка, хоть термокружка с чаем.
Обуздать можно всё. А если нельзя, то это значит, что мы ещё не придумали, как именно. В последнее время бензин стоит дорого, но моя статья не призывает переходить на турбины. Поберегите асфальт :)