Popularna meteorologija
Zaleđivanje karburatora
Karburator (rasplinjač, fergazer) danas je pomalo arhaični dio benzinskog motora kojemu je glavni zadatak bio stvaranje gorive smjese, u biti, stvaranje benzinskih para. Naime, benzin sam po sebi ne gori – napravite li iskru u benzinu, neće se desiti ništa (ipak ne pokušavajte doma!), ali su benzinske pare vrlo eksplozivne. Zato nikada nemojte potpaljivati vatru uz pomoć benzina.
Njegova konstrukcija i mehanizam rada vrlo su jednostavni. Sastoji se od čašice s plovkom koji služe za spremanje manje količine goriva koje se pumpom povlači iz rezervoara, mlaznice, usisne cijevi promjenjiva presjeka, gdje se stvara goriva smjesa, te prigušnog ventila (čoka). Plovak je spojen na čep te se njime regulira i održava stalni nivo goriva u čašici. Na jednom kraju cijevi promjenjiva presjeka se usisava zrak koji na užem dijelu ubrzava zbog Venturijevog efekta. Venturijev efekt (Giovanni Battisai Venturi, 1746. – 1822., talijanski fizičar) je pojava ubrzanja fluida u užem dijelu cijevi. Ono je posljedica zakona o očuvanja mase i za nestlačive fluide vrijedi da je brzina fluida obrnuto proporcionalna površini poprečnog presjeka cijevi.
Prema Bernoullijevom zakonu (Daniel Bernoulli, 1700. – 1782., švicarski znanstvenik), zbog ubrzanja fluida dolazi do pada hidrostatičkog tlaka. Naime, kao posljedica zakona o očuvanju energije, suma hidrostatičkog i hidrodinamičkog tlaka je konstantna u izoliranom toku. Pad hidrostatičkog tlaka, kroz mlaznicu usisava benzin iz čašice te se on raspršuje u struji zraka stvarajući gorivu smjesu. Pomoću prigušnog ventila, čoka, regulira se bogatstvo smjese. Na drugom kraju cijevi izlazi goriva smjesa koja se provodi do cilindra.
Međutim, Venturijev i Bernoullijev zakon nisu jedini fizikalni zakoni koji definiraju mehanizam rada karburatora. Treći je Gay-Lussacov zakon! Gay-Lussacov zakon (Joseph Louis Gay-Lussac, 1778. – 1850., francuski fizičar i kemičar) se odnosi na takozvanu izohornu promjenu stanja plina i kaže da je omjer tlaka i temperature konstantan. To znači da će pad tlaka u užem dijelu cijevi izazvati i pad temperature. Pad temperature, pak, ima za posljedicu porast relativne vlažnosti zraka!
Relativna vlažnost zraka je omjer postojeće količine vodene pare i maksimalne koju ta masa zraka može sadržavati pri određenoj temperaturi i izražava se u postotcima. Maksimalna količina vodene pare koju zrak može sadržavati je proporcionalna njegovoj temperaturi. Drugim riječima, neka masa toplog zraka može primiti više vodene pare od jednake mase hladnog zraka. To znači da se relativna vlažnost mijenja s promjenom temperature zraka. Što će se desiti ako se temperatura zraka spusti toliko nisko da on više ne može sadržavati toliku količinu vodene pare? Jednostavno, višak će se izlučiti u obliku tekućine ili leda!
Zrak koji prolazi kroz cijev karburatora se u užem dijelu hladi, čime mu se povećava relativna vlažnost. Ako mu temperatura dovoljno padne, on će se početi rješavati viška vodene pare. U ovisnosti o padu temperature, taj višak se može izlučiti u obliku tekućine, što nije problem jer će ta voda otići dalje i ishlapiti u širem dijelu cijevi. Međutim, temperatura može toliko pasti da vodena para počne prelaziti direktno u led! To već je problem, jer se taj led lijepi za stjenke cijevi sužavajući njen promjer.
Zaleđivanje karburatora, shematski prikaz.
Zaleđivanje karburatora, fotografija. Izvor fotografije: Internet.
Sužavanje cijevi rezultira smanjivanjem količine usisanog zraka i povećanjem bogatstva smjese. U konačnici će smjesa postati toliko bogata da sagorijevanje u cilindrima više neće biti moguće i motor će prestati raditi!
Kako prepoznati da je počelo zaleđivanje karburatora? Zaleđivanje je relativno česta pojava na zrakoplovnim motorima koji imaju karburatore i obučeni pilot može prepoznati da je ono počelo. Ako tijekom krstarenja ili klizanja, fazama leta kada pilot ne radi s gasom, motor naglo, sam od sebe počne raditi „veselije“, poveća broj okretaja i vrlo brzo se počne „gušiti“ znak je da je počelo zaleđivanje. Što pilot može učiniti? Ukoliko postoji ugrađen grijač karburatora – a većina zrakoplovnih motora ga ima, treba ga uključiti. U suprotnom, ako ga nema, treba oduzeti gas kako bi smanjio dotok goriva u karburator i nadati se da će se bogatstvo gorive smjese dovoljno smanjiti da se motor ne uguši.
Zaleđivanje karburatora je među češćim uzrocima zrakoplovnih nesreća aviona koji koriste benzinske motore s karburatorom. Zato je tom problemu posvećeno puno pažnje te je, teoretski dobro obrađen. Problem je što je, nakon nesreće, teško fizički dokazati da je došlo do zaleđivanja karburatora jer se led rastali. Istražiteljima jedino ostaju izjave svjedoka ili zapisi rada motora ako postoje.
Grafikon ovisnosti pojave zaleđivanja o temperaturi i rosištu.
