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tommmyのブログ一覧

2022年09月15日 イイね!

最近すごく納得した、ラジエータやら冷やしネタの話

今のエンジンほとんど水冷じゃないですか、油冷が負けた理由何となくわかる話です。

https://car.motor-fan.jp/article/10014133

普通は水と油で比熱が違うからと説明されます。水温める方がカロリー使うからだ、と。
そんなん、油を沢山、高速で流してやればいいだけです。つまりその説明だけでは足りない何かがある。それが境界層ってやつですわ。

壁面近くの流体は水でも油でも動きにくくなる。ので、動きにくい分エンジンの熱を持ち去ってくれない、ということのようです。
これ、熱い風呂とか水風呂に入れば体感ででわかります。湯中でじっと動かなければ周囲の湯温が体温に近づき耐えられる。あれは湯中に体温の境界層、保温膜のようなものができてるからなのだ、と。ナルホド。

そして、水と油で大きく違うのが、その境界層の強さ。油は長い分子に水素の吸盤で金属にくっつく。それが強力な油膜になります。これ、別の場所、クランク軸ではメタルを滑りながら爆発荷重を支えても破れないくらい強力。つまり油の分子は金属にくっついたまま、隣の油の分子づたいに熱を運んで、流れで剥離するとこでようやく遠くへ運ぶ。何枚も分子の厚着してるようなもんなので、熱をはこべない。

水分子はすごく小さいし、金属への吸着もそこまで強力じゃない。そのうえ100度で沸騰して弾けとびます。100度とかエンジンヘッド回りで全開くらいのすごい熱負荷がある場合だけなのだけど、グラグラしなくとも、85度くらいからあぶくが起こっては消える、ということがあるはそこの境界層が弾けては消え、流れていき、熱を持っていくということができる。
そして、温度が低ければ沸騰しないからごく薄い境界層ができて冷えすぎない。これなんか丁度イイ。
ろいうことで水冷がいろいろ都合いい、ということなのかな、と。

本格的な沸騰冷却は原子炉なんかの冷却に使われるくらい効率いいのだけど、常時ボコボコして泡が消滅してると衝撃波が飛ぶので大変らしい。それでよく壊れるけど、エンジンではヘッドの水路側から壊食されるって聞かないで、そこまでじゃないんだろうね。

まとめると熱源側は油膜の強さのせいで油冷は一筋縄では冷えない。水は沸騰するのが都合よく冷えるから錆止めして採用、ということ。

放熱側、ラジエターでも油冷は油膜で冷えなさそう。しかも低温になると油は粘性が上がって動かなくなるから、境界層がというより、詰まったように冷えなくなる。
ラジエターで冷えた部分、出口側はオイルが硬くなるわけだ。

水はというと、沸騰は全くしないのでそういう強烈な冷え方はしない。でも温度での粘性変化は小さいので油より冷える。

ということのようでやっぱり水の方が冷やしやすいからのようです。
ところで、空気も境界層がある。しかも圧縮流体だからインタークーラーなんか流しながら冷やすとか、工夫すれば良くなるし、単にインテークやアウトレットダクト付けるときもそれを考えてやると結構変わりそう。
導入口長さを取るとか、流れる面から少し浮かすとか。いろいろ勉強することは多いなぁ。
Posted at 2022/09/15 15:06:20 | コメント(4) | トラックバック(0) | dialy | 日記

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