HOPE SERGIO BRONDIN DUE CARRARE PADOVA ITALIA AUTO DIESEL 1560 cc ANALISI FRATELLI UMANI
pag 1 1) Analizziamo un' auto di media cilindrata ciclo Diesel Mini Cooper D Chili Clubman Dati: a) Motore 4 cilindri in linea anteriore trasversale Alesaggio 75 mm Corsa 88.3 mm Cilindrata 1560 cc Compressione 18 : 1 Potenza max 80 Kw a 4000 giri/min Coppia max 240 Nm da 1750 a 2000 giri/min Iniezione Diretta Common Rail TurboCompressore e InterCooler giri/min Potenza Kw Coppia Nm 1500 33 215 2000 50.5 240 2500 59.5 228 3000 68 218 3500 75.8 208 4000 80 192 b) Combustibile : Gasolio Peso Specifico γg = 0.835 Kg/l Potere Calorifico Inferiore Pci = 8520 Kcal/l Aria Comburente Necessaria 14 KgAria/KgGasolio Aria a 15 C e 760 mmhg Peso Specifico dell' Aria γa = 1.2255 Kg/m³ Densità ρ = 0.125 Kg* s² / m⁴ Prodotti della Combustione per ogni Kg di Gasolio 3.2 Kg di CO2 / Kg di Gasolio 1.2 Kg di H2O / Kg di Gasolio 10.6 Kg di Azoti / Kg di Gasolio 0.18 Kg di Argo / Kg di Gasolio
pag 2 c) Cambio di Velocità Marcia Rapporto al Cambio Rapporto Coppia Finale Riduzione Finale 1ª 3.308 3.7 12.26 2ª 1.87 3.7 6.82 3ª 1.194 3.7 4.425 4ª 0.872 3.7 3.23 5ª 0.721 3.7 2.672 6ª 0.596 3.7 2.209 RM 3.231 3.7 11.974 d) Trazione Anteriore Ripartizione 59% Anteriore 41% Posteriore e) Pneumatici 195 / 55 R 16 86 H Pressione Portata Pressione Portata Pressione Portata Kg/cm² Kg Kg/cm² Kg Kg/cm² Kg 1.83 455 2.11 488 2.39 522 1.9 463 2.18 497 2.46 530 1.97 472 2.25 505 2.04 480 2.32 513 Il diametro esterno De = 19.5 * 0.55 * 2 + 16 * 2.54 = 62 cm Il raggio esterno Re = De / 2 = 31 cm
pag 3 f) Dimensioni - Lunghezza - Larghezza - Altezza - Passo 3945 mm 1683 mm 1426 mm 2550 mm g) Area Frontale Penetrante A = 1.683 * 1.426 * 85 / 100 = 2.04 m² h) Coefficiente di Penetrazione Cx = 0.33 i) Massa della Vettura - di calcolo 1381 Kg - a Vuoto 1175 Kg l) Dati Sensibili Consumo a 90 Km/h 22 Km/l Consumo a 100 Km/h 19.8 Km/l Consumo a 130 Km/h 14.2 Km/l Max V = 180 Km/h ( 50 m/s ) Resistenza a 100 Km/h 15.9 Kw presunto Rendimento a 100 Km/h 30 % presunto
pag 4 2) Iniziamo da qui i calcoli necessari in questa fase - La massa della vettura considerata è di 1381 Kg ripartiti al 59% all'anteriore e 41% al posteriore. - Il carico all'anteriore vale : Qa = 1381 * 59 / 100 = 815 Kg che agirà su ogni ruota con un carico Pa = Qa / 2 = 408 Kg - Il carico al posteriore vale : Qp = 1381 * 41 / 100 = 567 Kg che agirà su ogni ruota con un carico Pp = Qp / 2 = 284 Kg Al punto (1e) vediamo che per questi carichi basta una pressione di gonfiaggio di 1.83 Kg/cm². Per avere un migliore rotolamento usiamo una pressione di gonfiaggio di 2.18 (Portata 497 Kg ) - Facciamo un riepilogo dei dati : * Qa = 815 Kg * Pa = 408 Kg * Qp = 567 Kg * Pp = 284 Kg * p = 2.18 Kg/cm² - Avremo al suolo le seguenti impronte : * All'anteriore Sa = Pa / p = 408 / 2.18 = 187.16 cm² * Al posteriore Sp = Pp / p = 284 / 2.18 = 130.28 cm² -Calcoliamo ora il raggio reale di rivoluzione dei pneumatici * Pneumatico 195 / 55 R 16 86 H * Raggio Esterno Pneumatico Re = 31 cm * Larghezza del pneumatico b = 19.5 cm * Impronta all'anteriore Sa = 187.16 cm * Impronta al posteriore Sp = 130.28 cm
pag 5 R = Raggio Reale di Rivoluzione della Ruota Considero portanti i 4/5 della larghezza del Pneumatico
pag 6 - All'anteriore Sa = a * 4/5 b a = ( 5 * Sa ) / (4 * b ) a = 5 * 187.16 / 4 * 19.5 = 12 cm a / 2 = 6 cm Il raggio reale di rivoluzione della ruota anteriore che è pure MOTRICE vale : R = Rm = ² [Re² - ( a/2 )²] = ² (31² - 6²) = 30.41 cm Ogni giro della ruota si percorreranno : Lr = 2 * π * Rm = 2 * π * 30.41 = 191.1 cm = 1.911 m/giro - Al posteriore Sp = a * 4/5 b a = ( 5 * Sp ) / ( 4 * b ) a = 5 * 130.28 / 4 * 19.5 = 8.36 cm a / 2 = 4.176 cm Il raggio reale di rivoluzione della ruota posteriore vale : R = Rp = ² [Re² - ( a/2 )²] = ² (31² 4.176²) = 30.72 cm 3) Calcoliamo ora la Forza resistente al Rotolamento Per fare questo abbiamo bisogno di conoscere il raggio del mozzo della ruota Considero tale raggio r = 2.5 cm Ordiniamo i dati necessari - all'anteriore: + Carico all'anteriore Qa = 815 Kg + Raggio all'anteriore Rm = 30.41 cm + Raggio del perno r = 2.5 cm - al posteriore: + Carico al posteriore Qp = 567 Kg + Raggio al posteriore Rp = 30.72 cm + Raggio del perno r = 2.5 cm - coefficienti + x = 0.4 Rotolamento Gomma / Asfalto + µ = 0.02 Attrito cuscinetti a rulli / Perno + φ = 1.15 di Planarità della strada ( ondulazioni )
pag 7 - Le Forze resistenti al Rotolamento * All'anteriore : Fra = Qa * ( x + μ * r ) * φ / Rm = = 815 * ( 0.4 + 0.02 * 2.5 ) * 1.15 / 30.41 = 13.87 Kg * Al posteriore : Frp = Qp * ( x + μ * r ) * φ / Rp = = 567 * ( 0.4 + 0.02 * 2.5 ) * 1.15 / 30.72 = 9.56 Kg Lo sforzo totale al rotolamento Fr = Fra + Frp = 13.87 + 9.56 = 23.43 Kg --------------------------------------------------------------------------4) Calcoliamo Forza-Coppia-Potenza necessarie alla Velocità di 100 Km/h ( 27.78 m/s ) - La resistenza opposta dal mezzo attraversato ( Aria ) per l'auto che viaggia a 100 Km/h vale : Fv = ½ * ρ * Cx * A * V² dove ρ = Densità dell'aria = 0.125 Kg*s² / m⁴ Cx = Coefficiente di Penetrazione = 0.33 A = Area Frontale Penetrante = 2.04 m² V = Velocità del veicolo = 27.78 m/s Fv = ½ * 0.125 * 0.33 * 2.04 * 27.78² = 32.47 Kg - Ricordando che lo sforzo totale al rotolamento vale: Fr = 23.43 Kg
pag 8 La Potenza necessaria a questa velocità considerando un rendimento meccanico ηm = 0.86 N100 = ( Fv + Fr ) * V / ( 102 * ηm ) = = ( 32.47 + 23.43 ) * 27.78 / ( 102 * 0.86 ) = 17.7 Kw - Per fare 100 Km in 1 h alla velocità di 100 Km/h occorre impegnare 17.7 Kw * 1 h = 17.7 Kwh pari a 17.7 * 1000 / 100 = 177 Wh / Km poiché 1 Kwh = 860 Kcal per fare i 100 Km in 1 h alla velocità di 100 Km/h saranno necessarie : 17.7 * 860 = 15222 Kcal / 100 Km Nella realtà a questa velocità si percorrono 19.8 Km con 1 litro di Gasolio. Occorreranno perciò 100 / 19.8 = 5.05 litri di Gasolio/100 Km poiché ogni litro di Gasolio vale 8520 Kcal/l abbiamo dovuto usare realmente 5.05 * 8520 = 43026 Kcal / 100 Km pari a 43026 / 100 = 430 Kcal / Km Possiamo ora stendere la seguente tabella di riepilogo ---------- Kwh/100 Km Kcal/100 Km Wh/Km Kcal/Km Necessari 17.7 15222 177 ----------- Usati ---------- 43026 ---------- 430 Avremo un rendimento termico ηte = 15222 / 43026 = 0.3538 35.38 % poiché abbiamo considerato un rendimento meccanico ηm = 0.86 avremo un rendimento totale ηt = 0.3538 * 0.86 = 0.3042 30.42 %
pag 9 Per questa velocità ( 100 Km/h ) -- il Motore con la trasmissione devono esprimere i seguenti valori minimi: Rm = 30.4 cm = 0.304 m Forza minima necessaria F = Fv + Fr = 32.47 + 23.43 = 55.9 Kg Coppia minima necessaria M = F * Rm = 55.9 * 0.304 = 17 Kgm - Descriviamo ora i dati in tabella: + 17.7 Kwh/100 Km---è l'energia necessaria al veicolo per percorrere 100 Km in 1 h alla velocità di 100 Km/h. 17.7 Kwh / 1h = 17.7 Kw è la potenza necessaria al motore sia che sia Elettrico che a Combustione Interna. + 15222 Kcal / 100 Km---è una equivalenza da Kwh a Kcal per avere in Kcal il valore della energia necessaria per compiere questo lavoro.questa equivalenza è necessaria per calcolare il rendimento. + 43026 Kcal / 100 Km---è l'energia termochimica fornita dal Gasolio bruciato nel motore a Combustione Interna in oggetto per compiere questo lavoro. Per compiere questo lavoro erano necessarie 15222 Kcal ne sono state usate 43026 Kcal.
pag 10 La quantità Q = 43026 Kcal / 100 Km Queste Kcal vanno perdute: + Parte nei gas di scarico. + Parte nel radiatore e poi espulse dall'aria. + Parte per irraggiamento del motore. Queste Kcal perciò vanno a riscaldare l'aria circostante. Vediamo per quanta aria -- viene elevata la temperatura di 1 C con questa quantità di Energia. Dalla formula Q = Cm * G * ( tf ti ) dove Q = Quantità di energia = 43026 Kcal Cm = Calore specifico medio dell'aria a Pressione Costante = 0.238 Kcal / Kg * C G = Peso di Aria scaldata -- Kg ( tf - ti ) = Differenza di temperatura = 1 C G = Q / [Cm * ( tf - ti ) ] = 43026 / (0.238 * 1) = 180781 Kg di Aria Dato che 1 m³ di Aria pesa 1.2255 Kg ( a 15 C e 760 mmhg ) saranno stati scaldati 180781 / 1.2255 = 147516 m³ pari alla superficie di 1 Ettaro per una altezza di 15 m Ad ogni Km aumenteranno di 1 C 180781 / 100 = 1808 Kg di Aria / Km 147516 / 100 = 1475 m³ di Aria / Km Questi dati ci dicono chi e cosa produce il Riscaldamento Globale + 177 Wh / Km--- è il consumo al Km che si avrebbe se il motore da 17.7 Kw fosse elettrico. + 430 Kcal / Km è il consumo specifico reale, del motore a Combustione Interna in oggetto, a questa Velocità.
pag 11 --Ora riportiamo in primo piano i litri di Gasolio consumati. Per fare 100 Km in 1h alla velocità di 100 Km/h occorrono 5.05 litri di Gasolio. Poiché 1 litro di Gasolio pesa 0.835 Kg ( vedi punto 1b ) occorreranno 5.05 * 0.835 = 4.217 Kg di Gasolio. Dai dati riportati al punto 1b, per bruciare 1 Kg di Gasolio occorrono 14 Kg di Aria. Servono in totale 4.217 * 14 = 59 Kg di Aria pari a 59 / 100 = 0.59 Kg di Aria / Km Dalla combustione di 4.217 Kg di Gasolio con 59 di Aria si produrranno : + + + + 3.2 * 4.217 = 13.5 Kg di CO2 / 100 Km ( 135 g / Km ) 1.2 * 4.217 = 5 Kg di Acqua ( H2O ) / 100 Km 10.6 * 4.217 = 44.7 Kg di Azoti / 100 Km ( N2, Nox ) 0.18 * 4.217 = 0.76 Kg di Argo / 100 Km ------------------------------------------------------------------------------5) Calcoliamo Forza-Coppia-Potenza necessarie alla Velocità di 90 Km/h ( 25 m/s ) - La resistenza opposta dal mezzo attraversato ( Aria ) per l'auto che viaggia a 90 Km/h vale : Fv = ½ * ρ * Cx * A * V² dove ρ = Densità dell'aria = 0.125 Kg*s² / m⁴ Cx = Coefficiente di Penetrazione = 0.33 A = Area Frontale Penetrante = 2.04 m² V = Velocità del veicolo = 25 m/s Fv = ½ * 0.125 * 0.33 * 2.04 * 25² = 26.3 Kg - Ricordando che lo sforzo totale al rotolamento vale: Fr = 23.43 Kg
pag 12 La Potenza necessaria a questa velocità considerando un rendimento meccanico ηm = 0.86 N90 = ( Fv + Fr ) * V / ( 102 * ηm ) = = ( 26.3 + 23.43 ) * 25 / ( 102 * 0.86 ) = 14.18 Kw - Per fare 90 Km in 1 h alla velocità di 90 Km/h occorre impegnare 14.18 Kw * 1 h = 14.18 Kwh pari a 14.18 * 1000 / 90 = 157.5 Wh / Km poiché 1 Kwh = 860 Kcal per fare i 90 Km in 1 h alla velocità di 90 Km/h saranno necessarie : 14.18 * 860 = 12195 Kcal / 90 Km Nella realtà a questa velocità si percorrono 22 Km con 1 litro di Gasolio. Occorreranno perciò 90 / 22 = 4.09 litri di Gasolio/90 Km poiché ogni litro di Gasolio vale 8520 Kcal/l abbiamo dovuto usare realmente 4.09 * 8520 = 34847 Kcal / 90 Km pari a 34847 / 90 = 387.2 Kcal / Km Possiamo ora stendere la seguente tabella di riepilogo ---------- Kwh/90 Km Kcal/90 Km Wh/Km Kcal/Km Necessari 14.18 12195 157.6 ----------- Usati ---------- 34847 ---------- 387.2 Avremo un rendimento termico ηte = 12195 / 34847 = 0.35 35 % poiché abbiamo considerato un rendimento meccanico ηm = 0.86 avremo un rendimento totale ηt = 0.3528 * 0.86 = 0.30 30 %
pag 13 Per questa velocità ( 90 Km/h ) -- il Motore con la trasmissione devono esprimere i seguenti valori minimi: Rm = 30.4 cm = 0.304 m Forza minima necessaria F = Fv + Fr = 26.3 + 23.43 = 49.73 Kg Coppia minima necessaria M = F * Rm = 49.73 * 0.304 = 15.12 Kgm - Descriviamo ora i dati in tabella: + 14.18 Kwh/90 Km---è l'energia necessaria al veicolo per percorrere 90 Km in 1 h alla velocità di 90 Km/h. 14.18 Kwh / 1h = 14.18 Kw è la potenza necessaria al motore sia che sia Elettrico che a Combustione Interna. + 12195 Kcal / 90 Km---è una equivalenza da Kwh a Kcal per avere in Kcal il valore della energia necessaria per compiere questo lavoro.questa equivalenza è necessaria per calcolare il rendimento. + 34847 Kcal / 90 Km---è l'energia termochimica fornita dal Gasolio bruciato nel motore a Combustione Interna in oggetto per compiere questo lavoro. Per compiere questo lavoro erano necessarie 12195 Kcal ne sono state usate 34847 Kcal.
pag 14 La quantità Q = 34847 Kcal / 90 Km Queste Kcal vanno perdute: + Parte nei gas di scarico. + Parte nel radiatore e poi espulse dall'aria. + Parte per irraggiamento del motore. Queste Kcal perciò vanno a riscaldare l'aria circostante. Vediamo per quanta aria -- viene elevata la temperatura di 1 C con questa quantità di Energia. Dalla formula Q = Cm * G * ( tf ti ) dove Q = Quantità di energia = 34847 Kcal Cm = Calore specifico medio dell'aria a Pressione Costante = 0.238 Kcal / Kg * C G = Peso di Aria scaldata -- Kg ( tf - ti ) = Differenza di temperatura = 1 C G = Q / [Cm * ( tf - ti ) ] = 34847 / (0.238 * 1) = 146416 Kg di Aria Dato che 1 m³ di Aria pesa 1.2255 Kg ( a 15 C e 760 mmhg ) saranno stati scaldati 146416 / 1.2255 = 119474 m³ pari alla superficie di 1 Ettaro per una altezza di 12 m Ad ogni Km aumenteranno di 1 C 146416 / 90 = 1627 Kg di Aria / Km 119474 / 90 = 1327 m³ di Aria / Km Questi dati ci dicono chi e cosa produce il Riscaldamento Globale + 157.5 Wh / Km--- è il consumo al Km che si avrebbe se il motore da 14.18 Kw fosse elettrico. + 387.2 Kcal / Km è il consumo specifico reale, del motore a Combustione Interna in oggetto, a questa Velocità.
pag 15 --Ora riportiamo in primo piano i litri di Gasolio consumati. Per fare 90 Km in 1h alla velocità di 90 Km/h occorrono 4.09 litri di Gasolio. Poiché 1 litro di Gasolio pesa 0.835 Kg ( vedi punto 1b ) occorreranno 4.09 * 0.835 = 3.415 Kg di Gasolio. Dai dati riportati al punto 1b, per bruciare 1 Kg di Gasolio occorrono 14 Kg di Aria. Servono in totale 3.415 * 14 = 47.8 Kg di Aria pari a 47.8 / 90 = 0.53 Kg di Aria / Km Dalla combustione di 3.415 Kg di Gasolio con 47.8 di Aria si produrranno : + 3.2 * 3.415 = 10.93 Kg di CO2 / 90 Km ( 121.4 g / Km ) + 1.2 * 3.415 = 4.1 Kg di Acqua ( H2O ) / 90 Km + 10.6 * 3.415 = 36.2 Kg di Azoti / 90 Km ( N2, Nox ) + 0.18 * 3.415 = 0.62 Kg di Argo / 90 Km -----------------------------------------------------------------------------6) Calcoliamo Forza-Coppia-Potenza necessarie alla Velocità di 130 Km/h ( 36.12 m/s ) - La resistenza opposta dal mezzo attraversato ( Aria ) per l'auto che viaggia a 130 Km/h vale : Fv = ½ * ρ * Cx * A * V² dove ρ = Densità dell'aria = 0.125 Kg*s² / m⁴ Cx = Coefficiente di Penetrazione = 0.33 A = Area Frontale Penetrante = 2.04 m² V = Velocità del veicolo = 36.12 m/s Fv = ½ * 0.125 * 0.33 * 2.04 * 36.12² = 54.9 Kg - Ricordando che lo sforzo totale al rotolamento vale: Fr = 23.43 Kg
pag 16 La Potenza necessaria a questa velocità considerando un rendimento meccanico ηm = 0.86 N130 = ( Fv + Fr ) * V / ( 102 * ηm ) = = ( 54.9 + 23.43 ) * 36.12 / ( 102 * 0.86 ) = 32.25 Kw - Per fare 130 Km in 1 h alla velocità di 130 Km/h occorre impegnare 32.25 Kw * 1 h = 32.25 Kwh pari a 32.25 * 1000 / 130 = 248 Wh / Km poiché 1 Kwh = 860 Kcal per fare i 130 Km in 1 h alla velocità di 130 Km/h saranno necessarie : 32.25 * 860 = 27735 Kcal / 130 Km Nella realtà a questa velocità si percorrono 14.2 Km con 1 litro di Gasolio. Occorreranno perciò 130 / 14.2 = 9.16 litri di Gasolio/130 Km poiché ogni litro di Gasolio vale 8520 Kcal/l abbiamo dovuto usare realmente 9.16 * 8520 = 78043 Kcal / 130 Km pari a 78043 / 130 = 600.4 Kcal / Km Possiamo ora stendere la seguente tabella di riepilogo ---------- Kwh/130 Km Kcal/130 Km Wh/Km Kcal/Km Necessari 32.25 27735 248 ----------- Usati ---------- 78043 ---------- 600.4 Avremo un rendimento termico ηte = 27735 / 78043 = 0.3554 35.54 % poiché abbiamo considerato un rendimento meccanico ηm = 0.86 avremo un rendimento totale ηt = 0.3554 * 0.86 = 0.3056 30.56 %
pag 17 Per questa velocità ( 130 Km/h ) -- il Motore con la trasmissione devono esprimere i seguenti valori minimi: Rm = 30.4 cm = 0.304 m Forza minima necessaria F = Fv + Fr = 54.9 + 23.43 = 78.33 Kg Coppia minima necessaria M = F * Rm = 78.33 * 0.304 = 23.81 Kgm - Descriviamo ora i dati in tabella: + 32.25 Kwh/130 Km---è l'energia necessaria al veicolo per percorrere 130 Km in 1 h alla velocità di 130 Km/h. 32.25 Kwh / 1h = 32.25 Kw è la potenza necessaria al motore sia che sia Elettrico che a Combustione Interna. + 27735 Kcal / 130 Km---è una equivalenza da Kwh a Kcal per avere in Kcal il valore della energia necessaria per compiere questo lavoro.questa equivalenza è necessaria per calcolare il rendimento. + 78043 Kcal / 130 Km---è l'energia termochimica fornita dal Gasolio bruciato nel motore a Combustione Interna in oggetto per compiere questo lavoro. Per compiere questo lavoro erano necessarie 27735 Kcal ne sono state usate 78043 Kcal.
pag 18 La quantità Q = 78043 Kcal / 130 Km Queste Kcal vanno perdute: + Parte nei gas di scarico. + Parte nel radiatore e poi espulse dall'aria. + Parte per irraggiamento del motore. Queste Kcal perciò vanno a riscaldare l'aria circostante. Vediamo per quanta aria -- viene elevata la temperatura di 1 C con questa quantità di Energia. Dalla formula Q = Cm * G * ( tf ti ) dove Q = Quantità di energia = 78043 Kcal Cm = Calore specifico medio dell'aria a Pressione Costante = 0.238 Kcal / Kg * C G = Peso di Aria scaldata -- Kg ( tf - ti ) = Differenza di temperatura = 1 C G = Q / [Cm * ( tf - ti ) ] = 78043 / (0.238 * 1) = 327912 Kg di Aria Dato che 1 m³ di Aria pesa 1.2255 Kg ( a 15 C e 760 mmhg ) saranno stati scaldati 327912 / 1.2255 = 267574 m³ pari alla superficie di 1 Ettaro per una altezza di 27 m Ad ogni Km aumenteranno di 1 C 327912 / 130 = 2522 Kg di Aria / Km 267574 / 130 = 2058 m³ di Aria / Km Questi dati ci dicono chi e cosa produce il Riscaldamento Globale + 248 Wh / Km--- è il consumo al Km che si avrebbe se il motore da 32.25 Kw fosse elettrico. + 600.4 Kcal / Km è il consumo specifico reale, del motore a Combustione Interna in oggetto, a questa Velocità.
pag 19 --Ora riportiamo in primo piano i litri di Gasolio consumati. Per fare 130 Km in 1h alla velocità di 130 Km/h occorrono 9.16 litri di Gasolio. Poiché 1 litro di Gasolio pesa 0.835 Kg ( vedi punto 1b ) occorreranno 9.16 * 0.835 = 7.65 Kg di Gasolio. Dai dati riportati al punto 1b, per bruciare 1 Kg di Gasolio occorrono 14 Kg di Aria. Servono in totale 7.65 * 14 = 107.1 Kg di Aria pari a 107.1 / 130 = 0.824 Kg di Aria / Km Dalla combustione di 7.65 Kg di Gasolio con 107.1 di Aria si produrranno : + 3.2 * 7.65 = 24.48 Kg di CO2 / 130 Km ( 188.3 g / Km ) + 1.2 * 7.65 = 9.18 Kg di Acqua ( H2O ) / 130 Km + 10.6 * 7.65 = 81.1 Kg di Azoti / 130 Km ( N2, Nox ) + 0.18 * 7.65 = 1.38 Kg di Argo / 130 Km -----------------------------------------------------------------------------A questo punto sono curioso di conoscere i valori di Forza Coppia Potenza alla massima velocità dichiarata di 180 m/s ( 50 m/s ) e alle velocità di 150 Km/h ( 41.67 m/s ), di 70 Km/h ( 19.45 m/s ) e di 50 Km/h ( 13.89 m/s ). Sarà istruttivo conoscere i valori a 50 Km/h e 70 Km/h nella prospettiva di pensare questa auto a Trazione Elettrica a bassa velocità e corto/medio raggio. Per calcolare questi valori ci manca un dato fondamentale quale il consumo al Km a quelle velocità. Per calcolare questi valori ci appoggiamo ai rendimenti termici noti. I rendimenti termici noti sono: ηte = 0.35 ------------- a 90 Km/h ηte = 0.3538 ------------- a 100 Km/h ηte = 0.3554 ------------- a 130 Km/h
pag 20 Di solito il rendimento termico scende alla massima velocità e scende ancora di più andando verso le velocità minime. Sceglieremo perciò i seguenti rendimenti termici : ηte = 0.355 ηte = 0.358 ηte = 0.345 ηte = 0.33 ---- alla massima velocità di 185 Km/h ---- alla velocità di 150 Km/h ---- alla velocità di 70 Km/h ---- alla velocità di 50 Km/h ------------------------------------------------------------------------------7) Calcoliamo Forza-Coppia-Potenza necessarie alla Velocità di 150 Km/h ( 41.67 m/s ) - La resistenza opposta dal mezzo attraversato ( Aria ) per l'auto che viaggia a 150 Km/h vale : Fv = ½ * ρ * Cx * A * V² dove ρ = Densità dell'aria = 0.125 Kg*s² / m⁴ Cx = Coefficiente di Penetrazione = 0.33 A = Area Frontale Penetrante = 2.04 m² V = Velocità del veicolo = 41.67 m/s Fv = ½ * 0.125 * 0.33 * 2.04 * 41.67² = 73 Kg - Ricordando che lo sforzo totale al rotolamento vale: Fr = 23.43 Kg La Potenza necessaria a questa velocità considerando un rendimento meccanico ηm = 0.86 N150 = ( Fv + Fr ) * V / ( 102 * ηm ) = = ( 73 + 23.43 ) * 41.67 / ( 102 * 0.86 ) = 45.81 Kw
pag 21 - Per fare 150 Km in 1 h alla velocità di 150 Km/h occorre impegnare 45.81 Kw * 1 h = 45.81 Kwh pari a 45.81 * 1000 / 150 = 305.4 Wh / Km poiché 1 Kwh = 860 Kcal per fare i 150 Km in 1 h alla velocità di 150 Km/h saranno necessarie : 45.81 * 860 = 39397 Kcal / 150 Km A questa velocità si presume un rendimento termico di ηte = 0.358 Occorreranno perciò 39397 * 100 / 35.8 = 110048 Kcal pari a 110048 / 150 = 734 Kcal / Km inoltre poiché ogni litro di Gasolio vale 8520 Kcal/l presumiamo di usare 110048 / 8520 = 12.92 litri di gasolio / 150 Km pari a 150 / 12.92 = 11.61 Km/l Possiamo ora stendere la seguente tabella di riepilogo ---------- Kwh/150 Km Kcal/150 Km Wh/Km Kcal/Km Necessari 45.81 39397 305.4 ----------- Usati ---------- 110048 ---------- 734 Avremo un rendimento termico ηte = 39397 / 110048 = 0.358 35.8 % poiché abbiamo considerato un rendimento meccanico ηm = 0.86 avremo un rendimento totale ηt = 0.358 * 0.86 = 0.32 30.8 %
pag 22 Per questa velocità ( 150 Km/h ) -- il Motore con la trasmissione devono esprimere i seguenti valori minimi: Rm = 30.4 cm = 0.304 m Forza minima necessaria F = Fv + Fr = 73 + 23.43 = 96.43 Kg Coppia minima necessaria M = F * Rm = 96.43 * 0.304 = 29.32 Kgm - Descriviamo ora i dati in tabella: + 45.81 Kwh/150 Km---è l'energia necessaria al veicolo per percorrere 150 Km in 1 h alla velocità di 150 Km/h. 45.81 Kwh / 1h = 45.81 Kw è la potenza necessaria al motore sia che sia Elettrico che a Combustione Interna. + 39397 Kcal / 150 Km---è una equivalenza da Kwh a Kcal per avere in Kcal il valore della energia necessaria per compiere questo lavoro.questa equivalenza è necessaria per calcolare il rendimento. + 110048 Kcal / 150 Km---è l'energia termochimica fornita dal Gasolio bruciato nel motore a Combustione Interna in oggetto per compiere questo lavoro. Per compiere questo lavoro erano necessarie 39397 Kcal ne sono state usate 110048 Kcal.
pag 23 La quantità Q = 110048 Kcal / 150 Km Queste Kcal vanno perdute: + Parte nei gas di scarico. + Parte nel radiatore e poi espulse dall'aria. + Parte per irraggiamento del motore. Queste Kcal perciò vanno a riscaldare l'aria circostante. Vediamo per quanta aria -- viene elevata la temperatura di 1 C con questa quantità di Energia. Dalla formula Q = Cm * G * ( tf ti ) dove Q = Quantità di energia = 110048 Kcal Cm = Calore specifico medio dell'aria a Pressione Costante = 0.238 Kcal / Kg * C G = Peso di Aria scaldata -- Kg ( tf - ti ) = Differenza di temperatura = 1 C G = Q / [Cm * ( tf - ti ) ] = 110048 / (0.238 * 1) = 462386 Kg di Aria Dato che 1 m³ di Aria pesa 1.2255 Kg ( a 15 C e 760 mmhg ) saranno stati scaldati 462386 / 1.2255 = 377304 m³ pari alla superficie di 1 Ettaro per una altezza di 38 m Ad ogni Km aumenteranno di 1 C 462386 / 150 = 3082 Kg di Aria / Km 377304 / 150 = 2515 m³ di Aria / Km Questi dati ci dicono chi e cosa produce il Riscaldamento Globale + 305.4 Wh / Km--- è il consumo al Km che si avrebbe se il motore da 45.81 Kw fosse elettrico. + 734 Kcal / Km è il consumo specifico reale, del motore a Combustione Interna in oggetto, a questa Velocità.
pag 24 --Ora riportiamo in primo piano i litri di Gasolio consumati. Per fare 150 Km in 1h alla velocità di 150 Km/h occorrono 12.92 litri di Gasolio. Poiché 1 litro di Gasolio pesa 0.835 Kg ( vedi punto 1b ) occorreranno 12.92 * 0.835 = 10.8 Kg di Gasolio. Dai dati riportati al punto 1b, per bruciare 1 Kg di Gasolio occorrono 14 Kg di Aria. Servono in totale 10.8 * 14 = 151 Kg di Aria pari a 151 / 150 = 1 Kg di Aria / Km Dalla combustione di 10.8 Kg di Gasolio con 151 di Aria si produrranno : + + + + 3.2 * 10.8 = 34.56 Kg di CO2 / 150 Km ( 230.4 g / Km ) 1.2 * 10.8 = 12.96 Kg di Acqua ( H2O ) / 150 Km 10.6 * 10.8 = 114.5 Kg di Azoti / 150 Km ( N2, Nox ) 0.18 * 10.8 = 1.96 Kg di Argo / 150 Km ------------------------------------------------------------------------------8) Calcoliamo Forza-Coppia-Potenza necessarie alla Velocità di 180 Km/h ( 50 m/s ) - La resistenza opposta dal mezzo attraversato ( Aria ) per l'auto che viaggia a 180 Km/h vale : Fv = ½ * ρ * Cx * A * V² dove ρ = Densità dell'aria = 0.125 Kg*s² / m⁴ Cx = Coefficiente di Penetrazione = 0.33 A = Area Frontale Penetrante = 2.04 m² V = Velocità del veicolo = 50 m/s Fv = ½ * 0.125 * 0.33 * 2.04 * 50² = 105.2 Kg
pag 25 - Ricordando che lo sforzo totale al rotolamento vale: Fr = 23.43 Kg La Potenza necessaria a questa velocità considerando un rendimento meccanico ηm = 0.86 N180 = ( Fv + Fr ) * V / ( 102 * ηm ) = = ( 105.2 + 23.43 ) * 50 / ( 102 * 0.86 ) = 73.32 Kw - Per fare 180 Km in 1 h alla velocità di 180 Km/h occorre impegnare 73.32 Kw * 1 h = 73.32 Kwh pari a 73.32 * 1000 / 180 = 407.4 Wh / Km poiché 1 Kwh = 860 Kcal per fare i 180 Km in 1 h alla velocità di 180 Km/h saranno necessarie : 73.32 * 860 = 63055 Kcal / 180 Km A questa velocità si presume un rendimento termico di ηte = 0.355 Occorreranno perciò 63055 * 100 / 35.5 = 177620 Kcal pari a 177620 / 180 = 987 Kcal / Km inoltre poiché ogni litro di Gasolio vale 8520 Kcal/l presumiamo di usare 177620 / 8520 = 20.85 litri di gasolio / 180 Km pari a 180 / 20.85 = 8.64 Km/l Possiamo ora stendere la seguente tabella di riepilogo ---------- Kwh/180 Km Kcal/180 Km Wh/Km Kcal/Km Necessari 73.32 63055 407.4 ----------- Usati ---------- 177620 ---------- 987
pag 26 Avremo un rendimento termico ηte = 63055 / 177620 = 0.355 35.5 % poiché abbiamo considerato un rendimento meccanico ηm = 0.86 avremo un rendimento totale ηt = 0.355 * 0.86 = 0.3053 30.53 % Per questa velocità ( 180 Km/h ) -- il Motore con la trasmissione devono esprimere i seguenti valori minimi: Rm = 30.4 cm = 0.304 m Forza minima necessaria F = Fv + Fr = 105.2 + 23.43 = 128.7 Kg Coppia minima necessaria M = F * Rm = 128.7 * 0.304 = 39.1 Kgm - Descriviamo ora i dati in tabella: + 73.32 Kwh/180 Km---è l'energia necessaria al veicolo per percorrere 180 Km in 1 h alla velocità di 180 Km/h. 73.32 Kwh / 1h = 73.32 Kw è la potenza necessaria al motore sia che sia Elettrico che a Combustione Interna.
pag 27 + 63055 Kcal / 180 Km---è una equivalenza da Kwh a Kcal per avere in Kcal il valore della energia necessaria per compiere questo lavoro.questa equivalenza è necessaria per calcolare il rendimento. + 177620 Kcal / 180 Km ---è l'energia termochimica fornita dal Gasolio bruciato nel motore a Combustione Interna in oggetto per compiere questo lavoro. Per compiere questo lavoro erano necessarie 63055 Kcal ne sono state usate 177620 Kcal. La quantità Q = 177620 Kcal / 180 Km Queste Kcal vanno perdute: + Parte nei gas di scarico. + Parte nel radiatore e poi espulse dall'aria. + Parte per irraggiamento del motore. Queste Kcal perciò vanno a riscaldare l'aria circostante. Vediamo per quanta aria -- viene elevata la temperatura di 1 C con questa quantità di Energia. Dalla formula Q = Cm * G * ( tf ti ) dove Q = Quantità di energia = 177620 Kcal Cm = Calore specifico medio dell'aria a Pressione Costante = 0.238 Kcal / Kg * C G = Peso di Aria scaldata -- Kg ( tf - ti ) = Differenza di temperatura = 1 C G = Q / [Cm * ( tf - ti ) ] = 177620 / (0.238 * 1) = 746302 Kg di Aria Dato che 1 m³ di Aria pesa 1.2255 Kg ( a 15 C e 760 mmhg ) saranno stati scaldati 746302 / 1.2255 = 608977 m³ pari alla superficie di 1 Ettaro per una altezza di 60 m
pag 28 Ad ogni Km aumenteranno di 1 C 746302 / 180 = 4146 Kg di Aria / Km 608977 / 180 = 3383 m³ di Aria / Km Questi dati ci dicono chi e cosa produce il Riscaldamento Globale + 407.4 Wh / Km--- è il consumo al Km che si avrebbe se il motore da 73.32 Kw fosse elettrico. + 987 Kcal / Km è il consumo specifico reale, del motore a Combustione Interna in oggetto, a questa Velocità. --Ora riportiamo in primo piano i litri di Gasolio consumati. Per fare 180 Km in 1h alla velocità di 180 Km/h occorrono 20.85 litri di Gasolio. Poiché 1 litro di Gasolio pesa 0.835 Kg ( vedi punto 1b ) occorreranno 20.85 * 0.835 = 17.41 Kg di Gasolio. Dai dati riportati al punto 1b, per bruciare 1 Kg di Gasolio occorrono 14 Kg di Aria. Servono in totale 17.41 * 14 = 243.7 Kg di Aria pari a 243.7 / 180 = 1.354 Kg di Aria / Km Dalla combustione di 17.41 Kg di Gasolio con 243.7 di Aria si produrranno : + + + + 3.2 * 17.41 = 55.7 Kg di CO2 / 180 Km ( 309.5 g / Km ) 1.2 * 17.41 = 20.9 Kg di Acqua ( H2O ) / 180 Km 10.6 * 17.41 = 184.5 Kg di Azoti / 180 Km ( N2, Nox ) 0.18 * 17.41 = 3.13 Kg di Argo / 180 Km ----------------------------------------------------------------------------------
pag 29 9) Calcoliamo Forza-Coppia-Potenza necessarie alla Velocità di 70 Km/h ( 19.45 m/s ) - La resistenza opposta dal mezzo attraversato ( Aria ) per l'auto che viaggia a 70 Km/h vale : Fv = ½ * ρ * Cx * A * V² dove ρ = Densità dell'aria = 0.125 Kg*s² / m⁴ Cx = Coefficiente di Penetrazione = 0.33 A = Area Frontale Penetrante = 2.04 m² V = Velocità del veicolo = 19.45 m/s Fv = ½ * 0.125 * 0.33 * 2.04 * 19.45² = 15.92 Kg - Ricordando che lo sforzo totale al rotolamento vale: Fr = 23.43 Kg La Potenza necessaria a questa velocità considerando un rendimento meccanico ηm = 0.86 N70 = ( Fv + Fr ) * V / ( 102 * ηm ) = = ( 15.92 + 23.43 ) * 19.45 / ( 102 * 0.86 ) = 8.725 Kw - Per fare 70 Km in 1 h alla velocità di 70 Km/h occorre impegnare 8.725 Kw * 1 h = 8.725 Kwh pari a 8.725 * 1000 / 70 = 124.7 Wh / Km poiché 1 Kwh = 860 Kcal per fare i 70 Km in 1 h alla velocità di 70 Km/h saranno necessarie : 8.725 * 860 = 7504 Kcal / 70 Km A questa velocità si presume un rendimento termico di ηte = 0.345 Occorreranno perciò 7504 * 100 / 34.5 = 21751 Kcal pari a 21751 / 70 = 310.7 Kcal / Km inoltre
pag 30 poiché ogni litro di Gasolio vale 8520 Kcal/l presumiamo di usare 21751 / 8520 = 2.553 litri di gasolio / 70 Km pari a 70 / 2.553 = 27.42 Km/l Possiamo ora stendere la seguente tabella di riepilogo ---------- Kwh/70 Km Kcal/70 Km Wh/Km Kcal/Km Necessari 8.725 7504 124.7 ----------- Usati ---------- 21751 ---------- 310.7 Avremo un rendimento termico ηte = 7504 / 21751 = 0.345 34.5 % poiché abbiamo considerato un rendimento meccanico ηm = 0.86 avremo un rendimento totale ηt = 0.345 * 0.86 = 0.2967 29.67 % Per questa velocità ( 70 Km/h ) -- il Motore con la trasmissione devono esprimere i seguenti valori minimi:
pag 31 Rm = 30.4 cm = 0.304 m Forza minima necessaria F = Fv + Fr = 15.92 + 23.43 = 39.35 Kg Coppia minima necessaria M = F * Rm = 39.35 * 0.304 = 11.97 Kgm - Descriviamo ora i dati in tabella: + 8.725 Kwh/70 Km---è l'energia necessaria al veicolo per percorrere 70 Km in 1 h alla velocità di 70 Km/h. 8.725 Kwh / 1h = 8.725 Kw è la potenza necessaria al motore sia che sia Elettrico che a Combustione Interna. + 7504 Kcal / 70 Km---è una equivalenza da Kwh a Kcal per avere in Kcal il valore della energia necessaria per compiere questo lavoro.questa equivalenza è necessaria per calcolare il rendimento. + 21751 Kcal / 70 Km---è l'energia termochimica fornita dal Gasolio bruciato nel motore a Combustione Interna in oggetto per compiere questo lavoro. Per compiere questo lavoro erano necessarie 7504 Kcal ne sono state usate 21751 Kcal. La quantità Q = 21751 Kcal / 70 Km Queste Kcal vanno perdute: + Parte nei gas di scarico. + Parte nel radiatore e poi espulse dall'aria. + Parte per irraggiamento del motore. Queste Kcal perciò vanno a riscaldare l'aria circostante. Vediamo per quanta aria -- viene elevata la temperatura di 1 C con questa quantità di Energia. Dalla formula Q = Cm * G * ( tf ti ) dove Q = Quantità di energia = 21751 Kcal
pag 32 Cm = Calore specifico medio dell'aria a Pressione Costante = 0.238 Kcal / Kg * C G = Peso di Aria scaldata -- Kg ( tf - ti ) = Differenza di temperatura = 1 C G = Q / [Cm * ( tf - ti ) ] = 21751 / (0.238 * 1) = 91391 Kg di Aria Dato che 1 m³ di Aria pesa 1.2255 Kg ( a 15 C e 760 mmhg ) saranno stati scaldati 91391 / 1.2255 = 74574 m³ pari alla superficie di 1 Ettaro per una altezza di 7.5 m Ad ogni Km aumenteranno di 1 C 91391 / 70 = 1305 Kg di Aria / Km 74574 / 70 = 1065 m³ di Aria / Km Questi dati ci dicono chi e cosa produce il Riscaldamento Globale + 124.7 Wh / Km--- è il consumo al Km che si avrebbe se il motore da 8.725 Kw fosse elettrico. + 310.7 Kcal / Km è il consumo specifico reale, del motore a Combustione Interna in oggetto, a questa Velocità. -- Ora riportiamo in primo piano i litri di Gasolio consumati. Per fare 70 Km in 1h alla velocità di 70 Km/h occorrono 2.553 litri di Gasolio. Poiché 1 litro di Gasolio pesa 0.835 Kg ( vedi punto 1b ) occorreranno 2.553 * 0.835 = 2.132 Kg di Gasolio. Dai dati riportati al punto 1b, per bruciare 1 Kg di Gasolio occorrono 14 Kg di Aria. Servono in totale 2.132 * 14 = 29.85 Kg di Aria pari a 29.85 / 70 = 0.426 Kg di Aria / Km Dalla combustione di 2.132 Kg di Gasolio con 29.85 di Aria si produrranno :
pag 33 + + + + 3.2 * 2.132 = 6.82 Kg di CO2 / 70 Km ( 97.5 g / Km ) 1.2 * 2.132 = 2.56 Kg di Acqua ( H2O ) / 70 Km 10.6 * 2.132 = 22.6 Kg di Azoti / 70 Km ( N2, Nox ) 0.18 * 2.132 = 0.384 Kg di Argo / 70 Km -------------------------------------------------------------------------------10) Calcoliamo Forza-Coppia-Potenza necessarie alla Velocità di 50 Km/h ( 13.89 m/s ) - La resistenza opposta dal mezzo attraversato ( Aria ) per l'auto che viaggia a 50 Km/h vale : Fv = ½ * ρ * Cx * A * V² dove ρ = Densità dell'aria = 0.125 Kg*s² / m⁴ Cx = Coefficiente di Penetrazione = 0.33 A = Area Frontale Penetrante = 2.04 m² V = Velocità del veicolo = 13.89 m/s Fv = ½ * 0.125 * 0.33 * 2.04 * 13.89² = 8.12 Kg - Ricordando che lo sforzo totale al rotolamento vale: Fr = 23.43 Kg La Potenza necessaria a questa velocità considerando un rendimento meccanico ηm = 0.86 N50 = ( Fv + Fr ) * V / ( 102 * ηm ) = = ( 8.12 + 23.43 ) * 13.89 / ( 102 * 0.86 ) = 5 Kw - Per fare 50 Km in 1 h alla velocità di 50 Km/h occorre impegnare 5 Kw * 1 h = 5 Kwh pari a 5 * 1000 / 50 = 100 Wh / Km poiché 1 Kwh = 860 Kcal per fare i 50 Km in
pag 34 1 h alla velocità di 50 Km/h saranno necessarie : 5 * 860 = 4300 Kcal / 50 Km A questa velocità si presume un rendimento termico di ηte = 0.33 Occorreranno perciò 4300 * 100 / 33 = 13030 Kcal pari a 13030 / 50 = 260.6 Kcal / Km inoltre poiché ogni litro di Gasolio vale 8520 Kcal/l presumiamo di usare 13030 / 8520 = 1.53 litri di gasolio / 50 Km pari a 50 / 1.53 = 32.7 Km/l Possiamo ora stendere la seguente tabella di riepilogo ---------- Kwh/50 Km Kcal/50 Km Wh/Km Kcal/Km Necessari 5 4300 100 ----------- Usati ---------- 13030 ---------- 260.6 Avremo un rendimento termico ηte = 4300 / 13030 = 0.33 33 % poiché abbiamo considerato un rendimento meccanico ηm = 0.86 avremo un rendimento totale ηt = 0.33 * 0.86 = 0.2838 28.38 % Per questa velocità ( 50 Km/h ) -- il Motore con la trasmissione devono esprimere i seguenti valori minimi:
pag 35 Rm = 30.4 cm = 0.304 m Forza minima necessaria F = Fv + Fr = 8.12 + 23.43 = 31.55 Kg Coppia minima necessaria M = F * Rm = 31.55 * 0.304 = 9.6 Kgm - Descriviamo ora i dati in tabella: + 5 Kwh/50 Km---è l'energia necessaria al veicolo per percorrere 50 Km in 1 h alla velocità di 50 Km/h. 5 Kwh / 1h = 5 Kw è la potenza necessaria al motore sia che sia Elettrico che a Combustione Interna. + 4300 Kcal / 50 Km---è una equivalenza da Kwh a Kcal per avere in Kcal il valore della energia necessaria per compiere questo lavoro.questa equivalenza è necessaria per calcolare il rendimento. + 13030 Kcal / 50 Km---è l'energia termochimica fornita dal Gasolio bruciato nel motore a Combustione Interna in oggetto per compiere questo lavoro. Per compiere questo lavoro erano necessarie 4300 Kcal ne sono state usate 13030 Kcal.
pag 36 La quantità Q = 13030 Kcal / 50 Km Queste Kcal vanno perdute: + Parte nei gas di scarico. + Parte nel radiatore e poi espulse dall'aria. + Parte per irraggiamento del motore. Queste Kcal perciò vanno a riscaldare l'aria circostante. Vediamo per quanta aria -- viene elevata la temperatura di 1 C con questa quantità di Energia. Dalla formula Q = Cm * G * ( tf ti ) dove Q = Quantità di energia = 13030 Kcal Cm = Calore specifico medio dell'aria a Pressione Costante = 0.238 Kcal / Kg * C G = Peso di Aria scaldata -- Kg ( tf - ti ) = Differenza di temperatura = 1 C G = Q / [Cm * ( tf - ti ) ] = 13030 / (0.238 * 1) = 54748 Kg di Aria Dato che 1 m³ di Aria pesa 1.2255 Kg ( a 15 C e 760 mmhg ) saranno stati scaldati 54748 / 1.2255 = 44674 m³ pari alla superficie di 1 Ettaro per una altezza di 4.4 m Ad ogni Km aumenteranno di 1 C 54748 / 50 = 1095 Kg di Aria / Km 44674 / 50 = 893 m³ di Aria / Km Questi dati ci dicono chi e cosa produce il Riscaldamento Globale + 100 Wh / Km--- è il consumo al Km che si avrebbe
pag 37 se il motore da 5 Kw fosse elettrico. + 260.6 Kcal / Km è il consumo specifico reale, del motore a Combustione Interna in oggetto, a questa Velocità. -- Ora riportiamo in primo piano i litri di Gasolio consumati. Per fare 50 Km in 1h alla velocità di 50 Km/h occorrono 1.53 litri di Gasolio. Poiché 1 litro di Gasolio pesa 0.835 Kg ( vedi punto 1b ) occorreranno 1.53 * 0.835 = 1.28 Kg di Gasolio. Dai dati riportati al punto 1b, per bruciare 1 Kg di Gasolio occorrono 14 Kg di Aria. Servono in totale 1.28 * 14 = 17.92 Kg di Aria pari a 17.92 / 50 = 0.36 Kg di Aria / Km Dalla combustione di 1.28 Kg di Gasolio con 17.92 di Aria si produrranno : + + + + 3.2 * 1.28 = 4.1 Kg di CO2 / 50 Km ( 82 g / Km ) 1.2 * 1.28 = 1.54 Kg di Acqua ( H2O ) / 50 Km 10.6 * 1.28 = 13.6 Kg di Azoti / 50 Km ( N2, Nox ) 0.18 * 1.28 = 0.23 Kg di Argo / 50 Km ------------------------------------------------------------------------------- Stendiamo ora una tabella di riepilogo finale
pag 38 Velocità Km/h 50 Potenza Necessaria KW 5 Coppia Necessaria Kgm 9.6 70 90 100 130 150 180 8.725 14.18 17.7 32.25 45.81 73.32 11.97 15.12 23.81 29.32 39.1 17 Forza Necessaria Kg 31.55 39.35 49.73 55.9 78.33 96.43 128.7 Forza Dovuta al Rotolamento Kg 23.43 23.43 23.43 23.43 23.43 23.43 23.43 Forza Resistente dell'aria Kg 8.12 15.92 26.3 32.47 54.9 Energia Necessaria Wh/Km 100 124.7 157.5 177 248 Energia Usata Kcal/Km 260.6 310.7 387.2 430 600.4 734 987 Gasolio Litri/100 Km 3.06 3.65 4.545 5.05 7.04 8.6 11.6 Rendimento Totale % 28.38 29.67 Aria Necessaria Kg/Km 0.36 Calore Perduto Kcal/Km 260.6 310.7 387.2 Aumento 1 C Kg Aria/Km 1095 1305 1627 1808 2522 3082 4146 Aumento 1 C m³aria/km 893 1065 1327 1475 2058 2515 3383 CO2 Prodotti g/km 82 97.5 121.4 135 Azoti Prodotti g/km 271.4 323 447 30 0.426 0.53 402.2 73 105.2 305.4 407.4 30.42 30.56 30.8 30.53 0.59 0.824 430 600.4 1 1.354 734 987 188.3 230.4 309.5 624 763.2 1025
pag 39 Vediamo ora, grazie al cambio di velocità, le Forze - Coppie Potenze ai vari numeri di giri espressi dal Motore. Caratteristiche del motore giri/min Potenza Kw Coppia Nm 1500 33 215 2000 50.5 240 2500 59.5 228 3000 68 218 3500 75.8 208 4000 80 192 Caratteristiche del Cambio Marcia 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª RM Rapporto 12.26 6.82 4.425 3.23 2.672 2.209 11.97 Valori minimi necessari alle varie velocità Velocità Km/h 50 70 90 100 130 150 180 Potenza Necessaria KW 5 8.725 14.18 17.7 32.25 45.81 73.32 Coppia Necessaria Kgm 9.6 11.97 15.12 16.7 23.81 29.32 39.1 Forza Necessaria Kg 31.55 39.35 49.73 55.9 78.33 96.43 128.7
pag 40 Grafico delle Performance del motore Potenza max. 80 Kw a 4000 giri/min Coppia max. 240 Nm a 2000 giri/min
pag 41 Calcoliamo ora la massima velocità alle varie marce con il motore a 4000 giri/min. ( Ricordando che Rm = 0.304 m e Lr = 1.911 m/giro ) V = n * Lr * 60 / (1000 * τ ) dove 60 è per passare a giri/h e = Km/h 1000 è per passare a Km/h τ è il rapporto al cambio 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª Marcia Marcia Marcia Marcia Marcia Marcia 4000 * 1.911 * 60 / ( 1000 * 12.26 ) = ~ 37 Km/h 4000 * 1.911 *60 / ( 1000 * 6.82 ) = ~ 67 Km/h 4000 * 1.911 * 60 / ( 1000 * 4.425 ) = ~ 103 Km/h 4000 * 1.911 * 60 / ( 1000 * 3.23 ) = ~ 142 Km/h 4000 * 1.911 * 60 / ( 1000 * 2.672 ) = ~171 Km/h 4000 * 1.911 * 60 / ( 1000 * 2.209 ) = ~ 208 Km/h Calcoliamo ora per ogni singola marcia Potenze,Coppie, Forze di Trazione espresse dal motore+cambio+ruota ai vari numeri di giri/min Legenda 33 Kw Potenza del motore a 1500 giri/min 1500 giri/min velocità di rotazione albero motore 215 Nm Coppia espressa dal motore a 1500 giri/min 9.81 per passare da Nm a Kgm 268.7 Kgm risultato del valore della coppia in Kgm 0.304 m Raggio ( Rm ) di rivoluzione della ruota motrice 883 Kg Forza di trazione al contatto gomma/asfalto vedi valori completi pagine successive
pag 42 1ª Marcia 33 Kw - 1500 g/min - 215 Nm * 12.26 / 9.81 = 268.7 Kgm / 0.304 = 883 Kg 50.5 Kw - 2000 g/min - 240 Nm * 12.26 / 9.81 = 300 Kgm / 0.304 = 986 Kg 59.5 Kw - 2500 g/min - 228 Nm * 12.26 / 9.81 = 285 Kgm / 0.304 = 937 Kg 68 Kw - 3000 g/min - 218 Nm * 12.26 / 9.81 = 272 Kgm / 0.304 = 896 Kg 75.8 Kw - 3500 g/min - 208 Nm * 12.26 / 9.81 = 260 Kgm / 0.304 = 855 Kg 80 Kw - 4000 g/min - 192 Nm * 12.26 / 9.81 = 240 Kgm / 0.304 = 789 Kg
pag 43 2ª Marcia 33 Kw - 1500 g/min - 215 Nm * 6.82 / 9.81 = 149.5 Kgm / 0.304 = 491 Kg 50.5 Kw - 2000 g/min - 240 Nm * 6.82 / 9.81 = 166.8 Kgm / 0.304 = 548 Kg 59.5 Kw - 2500 g/min - 228 Nm * 6.82 / 9.81 = 158.5 Kgm / 0.304 = 521 Kg 68 Kw - 3000 g/min - 218 Nm * 6.82 / 9.81 = 151.5 Kgm / 0.304 = 498 Kg 75.8 Kw - 3500 g/min - 208 Nm * 6.82 / 9.81 = 144.6 Kgm / 0.304 = 475 Kg 80 Kw - 4000 g/min - 192 Nm * 6.82 / 9.81 = 133.4 Kgm / 0.304 = 439 Kg
pag 44 3ª Marcia 33 Kw - 1500 g/min - 215 Nm * 4.425 / 9.81 = 97 Kgm / 0.304 = 319 Kg 50.5 Kw - 2000 g/min - 240 Nm * 4.425 / 9.81 = 108.2 Kgm / 0.304 = 356 Kg 59.5 Kw - 2500 g/min - 228 Nm * 4.425 / 9.81 = 102.8 Kgm / 0.304 = 338 Kg 68 Kw - 3000 g/min - 218 Nm * 4.425 / 9.81 = 98.3 Kgm / 0.304 = 323 Kg 75.8 Kw - 3500 g/min - 208 Nm * 4.425 / 9.81 = 93.8 Kgm / 0.304 = 308 Kg 80 Kw - 4000 g/min - 192 Nm * 4.425 / 9.81 = 86.6 Kgm / 0.304 = 284 Kg
pag 45 4ª Marcia 33 Kw - 1500 g/min - 215 Nm * 3.23 / 9.81 = 70.8 Kgm / 0.304 = 232 Kg 50.5 Kw - 2000 g/min - 240 Nm * 3.23 / 9.81 = 79 Kgm / 0.304 = 260 Kg 59.5 Kw - 2500 g/min - 228 Nm * 3.23 / 9.81 = 75 Kgm / 0.304 = 247 Kg 68 Kw - 3000 g/min - 218 Nm * 3.23 / 9.81 = 71.8 Kgm / 0.304 = 236 Kg 75.8 Kw - 3500 g/min - 208 Nm * 3.23 / 9.81 = 68.4 Kgm / 0.304 = 225 Kg 80 Kw - 4000 g/min - 192Nm * 3.23 / 9.81 = 63.2 Kgm / 0.304 =208 Kg
pag 46 5ª Marcia 33 Kw - 1500 g/min - 215 Nm * 2.672 / 9.81 = 58.5 Kgm / 0.304 = 192 Kg 50.5 Kw - 2000 g/min - 240 Nm * 2.672 / 9.81 = 65.3 Kgm / 0.304 = 215 Kg 59.5 Kw - 2500 g/min - 228 Nm * 2.672 / 9.81 = 62.1 Kgm / 0.304 = 204 Kg 68 Kw - 3000 g/min - 218 Nm * 2.672 / 9.81 = 59.3 Kgm / 0.304 = 195 Kg 75.8 Kw - 3500 g/min - 208 Nm * 2.672 / 9.81 = 56.6 Kgm / 0.304 = 186 Kg 80 Kw - 4000 g/min - 192Nm * 2.672 / 9.81 = 52.3 Kgm / 0.304 =172 Kg
pag 47 6ª Marcia 33 Kw - 1500 g/min - 215 Nm * 2.209 / 9.81 = 48.4 Kgm / 0.304 = 159 Kg 50.5 Kw - 2000 g/min - 240 Nm * 2.209 / 9.81 = 54 Kgm / 0.304 = 177 Kg 59.5 Kw - 2500 g/min - 228 Nm * 2.209 / 9.81 = 51.3 Kgm / 0.304 = 168 Kg 68 Kw - 3000 g/min - 218 Nm * 2.209 / 9.81 = 49 Kgm / 0.304 = 161 Kg 75.8 Kw - 3500 g/min - 208 Nm * 2.209 / 9.81 = 46.8 Kgm / 0.304 = 154 Kg 80 Kw - 4000 g/min - 192Nm * 2.209 / 9.81 = 43.2 Kgm / 0.304 =142 Kg
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pag 49 DATI CONCLUSIVI ** Vediamo ora, per ognuna delle velocità trattate ( 50 / 70 / 90 / 100 / 130 / 150 / 180 Km/h ), le marce migliori da usare. Vedremo le caratteristiche di Potenza, Coppia, Forza di trazione disponibili ( a quella marcia e a quel numero di giri al minuto ) e le confronteremo con quelle che abbiamo calcolato essere necessarie. Calcoleremo inoltre il Consumo Specifico di Gasolio in g/kw * h (grammi di Gasolio per ogni Kw per ogni Ora ) relativo sia alla Potenza disponibile che a quella necessaria. Velocità 50 Km/h Guardando il diagramma delle Forze di Trazione alle varie marce vedi pag 47 - ( avremo potuto portare sulle ordinate i valori della Coppia, avremo ottenuto curve equivalenti ) vediamo che questa velocità è possibile in : 2ª Marcia Migliore a 2974 g/min ( 68 Kw 218 Nm ) 3ª Marcia Possibile a 1930 g/min Ho considerato migliore la 2ª Marcia, perchè ha un buon range sia in accelerazione che in decellerazione, senza bisogno di essere cambiata. Questa marcia infatti ha un range di velocità compresa tra 26 Km/h e 67 Km/h. La 3ª Marcia avrebbe un range di velocità compresa tra 39 Km/h e 103 Km/h -troppo facile superare il limite dei 50 Km/h oppure essere obbligati a passare in 2ª Marcia. Usando la 2ª Marcia a 2974 g/min il motore fornisce
pag 50 68 Kw e 218 Nm. 68 Kw 2974 g/min 218 Nm * 6.82 /9.81 = 151.5 Kgm / 0.304 = 498 Kg 68 Kw di Potenza 151.5 Kgm di Coppia 498 Kg di Forza Per questa velocità abbiamo calcolato che servono : 5 Kw di Potenza 9.6 Kgm di Coppia 31.55 Kg di Forza A questa velocità abbiamo presunto un consumo di 1.28 Kg Gasolio / 50 Km che alla velocità di 50 Km/h vuol dire anche 1.28 Kg/h. 1.28 * 1000 / 68 = 18.83 g/kw*h riferito alla Potenza fornibile dal motore 1.28 * 1000 / 5 = 256 g/kw*h riferito alla Potenza necessaria calcolata. -------------------------------------------------------------------------------- Velocità 70 Km/h Guardando i diagrammi delle Forze di trazione alle varie marce vedi Pag. 47 (avremo potuto portare nelle ordinate i valori della coppia, avremo ottenute curve equivalenti ) vediamo che questa velocità è possibile in : 3ª Marcia Migliore a 2701 g/min (64 Kw 223 Nm ) 4ª Marcia Possibile a 1972 g/min Ho considerato migliore la 3ª Marcia perchè ha un buon range, sia in accelerazione che in decellerazione, senza bisogno di essere cambiata. Questa marcia infatti ha un range di velocità compreso tra 39 Km/h e 103 Km/h quindi è facile modularla
pag 51 per rispettare il limite dei 70 Km/h. Usando la 3ª Marcia a 2700 g/min il motore fornisce 63 Kw e 226 Nm. 63 Kw 2700 g/min 226 Nm * 4.425 / 9.81 = 102 Kgm / 0.304 = 335 Kg 63 Kw di Potenza 102 Kgm di coppia 335 Kg Forza Traente Per questa velocità abbiamo calcolato che servono : 8.725 Kw di Potenza - 11.97 Kgm di Coppia 39.35 Kg di Forza A questa velocità abbiamo presunto un consumo di 2.132 Kg di Gasolio / 70 Km che alla velocità di 70 Km/h vuol dire anche 2.132 Kg/h. 2.132 * 1000 / 63 = 33.84 g/kw*h riferito alla Potenza fornibile dal motore 2.132 * 1000 / 8.725 = 244.36 g/kw*h riferito alla Potenza necessaria calcolata -------------------------------------------------------------------------------- Velocità 90 Km/h Guardando i diagrammi delle Forze di trazione alle varie marce vedi Pag. 47 (avremo potuto portare nelle ordinate i valori della coppia, avremo ottenute curve equivalenti ) vediamo che questa velocità è possibile in : 3ª Marcia in fine marcia --- da evitare 4ª Marcia Migliore a 2535 g/min ( 59.5 Kw e 228 Nm ) 5ª Marcia Possibile a 2100 g/min 6ª Marcia Inizio marcia da evitare Ho considerato migliore la 4ª Marcia perchè ha un buon range di velocità sia in accelerazione che in decellerazione.
pag 52 Questa marcia infatti, ha un range di velocità compreso tra 54 Km/h e 142 Km/h. Usando la 4ª marcia a 2535 g/min il motore fornisce 59.5 Kw 228 Nm. 59.5 Kw 2535 g/min - 228 Nm * 3.23 / 9.81 = 75 Kgm / 0.304 = 246 Kg 59.5 Kw di Potenza 75 Kgm di Coppia 246 Kg Forza Per questa velocità abbiamo calcolato che servono : 14.18 Kw di Potenza 15.12 Kgm di Coppia 49.73 Kg Forza A questa velocità abbiamo un consumo di 3.415 Kg / 90 Km di Gasolio che alla velocità di 90 Km/hvuol dire anche 3.415 Kg/h. 3.415 * 1000 / 59.5 = 57.4 g / Kw * h riferito alla Potenza fornibile dal motore 3.415 * 1000 / 14.18 = 240.8 g / Kw * h riferito alla Potenza necessaria calcolata ----------------------------------------------------------------------------- Velocità 100 Km/h Guardando i diagrammi delle Forze di trazione alle varie marce vedi Pag. 47 (avremo potuto portare nelle ordinate i valori della coppia, avremo ottenute curve equivalenti ) vediamo che questa velocità è possibile in : 4ª Marcia - Buona a 2817 g / min 5ª Marcia Migliore a 2330 g /min ( 53 Kw 237 Nm ) 6ª Marcia Possibile a 1926 g / min
pag 53 Ho considerato migliore la 5ª marcia perchè copre un range di velocità compreso tra 65 Km/h e 170 Km/h. Praticamente vai in autostrada senza mai cambiare. Avrei potuto scegliere anche la 6ª marcia con un range di velocità da 80 Km/h a 180 Km ma con minori valori di coppia e forza di trazione oppure la 4ª marcia con un range di velocità compreso tra 54 Km/h e 142 Km/h ma troppo vicino a fine marcia per una velocità di crociera in autostrada di 120 130 Km/h. Usando la 5ª Marcia a 2330 g /min il motore fornisce 53 Kw 237 Nm. 53 Kw 2330 g/min 237 Nm * 2.672 / 9.81 = 64 Kgm / 0.304 = 212 Kg 53 Kw di Potenza 64 Kgm di Coppia 212 Kg di Forza Traente Per questa velocità abbiamo calcolato che servono : 17.7 Kw di Potenza 16.7 Kgm di Coppia 55.9 Kg di Forza A questa velocità abbiamo un consumo di 4.217 Kg di Gasolio / 100 Km che alla velocità di 100 Km/h vuol dire anche 4.217 Kg / h. 4.217 * 1000 / 53 = 79.6 g / Kw * h riferito alla potenza fornibile dal motore 4.217 * 1000 / 17.7 = 238.25 g / Kw * h riferito alla potenza necessaria calcolata
pag 54 Velocità 130 Km/h Guardando i diagrammi delle Forze di trazione alle varie marce vedi Pag. 47 (avremo potuto portare nelle ordinate i valori della coppia, avremo ottenute curve equivalenti ) vediamo che questa velocità è possibile in : 4ª Marcia in fine marcia da evitare 5ª Marcia Buona - a 3029 g/min 6ª Marcia Migliore a 2504 g /min ( 59.5 Kw 228 Nm ) Ho considerato migliore la 6ª marcia perchè ha un range da 80 Km/h a 180 Km/h, praticamente in autostrada si tengono tutte le velocità senza mai cambiare. Usando la 6ª marcia a 2504 g /min il motore fornisce 59.5 Kw e 228 Nm. 59.5 Kw 2504 g/min 228 Nm * 2.209 / 9.81 = 51.3 Kgm /0.304 = 168 Kg 59.5 Kw di Potenza 51.3 Kgm di Coppia 168 Kg di Forza Traente Per questa velocità abbiamo calcolato che servono : 32.25 Kw di Potenza 23.81 Kgm di Coppia 168 Kg di Forza A questa velocità abbiamo un consumo di 7.65 Kg di Gasolio / 130 Km che alla velocità di 130 Km/h vuol anche dire 7.65 Kg / h. 7.65 * 1000 / 59.5 = 128.6 g / Kw * h riferito alla potenza fornibile dal motore 7.65 * 1000 / 32.25 = 237.2 g / Kw * h riferito alla potenza necessaria calcolata.
pag 55 Velocità 150 Km/h Guardando i diagrammi delle Forze di trazione alle varie marce vedi Pag. 47 (avremo potuto portare nelle ordinate i valori della coppia, avremo ottenute curve equivalenti ) vediamo che questa velocità è possibile in : 5ª Marcia Possibile però verso fine marcia 6ª Marcia Migliore a 2890 g/min ( 67 Kw 222 Nm ) Ho considerato migliore la 6ª marcia perchè ha un range da 80 Km/h a 180 Km/h, praticamente in autostrada si tengono tutte le velocità senza mai cambiare. Usando la 6ª marcia a 2890 g /min il motore fornisce 67 Kw e 222 Nm. 67 Kw 2890 g/min 222 Nm * 2.209 / 9.81 = 50 Kgm /0.304 = 164 Kg 67 Kw di Potenza 50 Kgm di Coppia 164 Kg di Forza Traente Per questa velocità abbiamo calcolato che servono : 45.81 Kw di Potenza 29.32 Kgm di Coppia 96.43 Kg di Forza A questa velocità abbiamo un consumo di 10.8 Kg di Gasolio / 150 Km che alla velocità di 150 Km/h vuol anche dire 10.8 Kg / h. 10.8 * 1000 / 67 = 161.2 g / Kw * h riferito alla potenza fornibile dal motore 10.8 * 1000 / 45.81 = 235.8 g / Kw * h riferito alla potenza necessaria calcolata.
pag 56 Velocità 180 Km/h Guardando i diagrammi delle Forze di trazione alle varie marce vedi Pag. 47 (avremo potuto portare nelle ordinate i valori della coppia, avremo ottenute curve equivalenti ) vediamo che questa velocità è possibile in : 6ª Marcia Migliore a 3468 g/min ( 75.8 Kw 208 Nm ) Ho considerato migliore la 6ª marcia perchè ha un range da 80 Km/h a 180 Km/h, ed è l'unica marcia utilizzabile per raggiungere questa velocità. Usando la 6ª marcia a 3468 g /min il motore fornisce 75.8 Kw e 208 Nm. 75.8 Kw 2890 g/min 208 Nm * 2.209 / 9.81 = 46.8 Kgm /0.304 = 154 Kg 75.8 Kw di Potenza 46.8 Kgm di Coppia 154 Kg di Forza Traente Per questa velocità abbiamo calcolato che servono : 73.32 Kw di Potenza 39.1 Kgm di Coppia 128.7 Kg di Forza A questa velocità abbiamo un consumo di 17.41 Kg di Gasolio / 180 Km che alla velocità di 180 Km/h vuol anche dire 17.41 Kg / h. 17.41 * 1000 / 75.8 = 229.7 g / Kw * h riferito alla potenza fornibile dal motore 17.41 * 1000 / 73.32 = 237.5 g / Kw * h riferito alla potenza necessaria calcolata.
pag 57 Facciamo ora un riepilogo dei consumi Velocità Km/h Consumo rispetto alla Potenza fornita dal motore g/kw*h 50 70 90 100 130 150 180 18.83 33.84 57.4 79.6 128.6 161.2 229.7 244,36 240.8 238.25 237.2 235.8 237.5 6ª 6ª Consumo rispetto alla potenza calcolata necessaria g/kw*h 256 Marcia considerata 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 2974 2701 2535 2330 2504 giri/min 2890 3468
pag 58 Simuliamo che questa auto sia Elettrica Dalla Tabella a pag. 38 riportiamo i dati sensibili per il confronto con il motore Diesel. Velocità Km/h 50 Potenza Necessaria KW 5 Energia Necessaria Wh/Km 100 Energia Usata Kcal/Km Aumento 1 C m³aria/km 70 90 100 8.725 14.18 17.7 130 177 248 260.6 310.7 387.2 430 600.4 In Nero Valori Calcolati 180 32.25 45.81 73.32 124.7 157.5 893 150 305.4 407.4 734 987 1065 1327 1475 2058 2515 3383 In Rosso Valori del motore Diesel Consideriamo di montare un pacco di Batterie al Litio da 20 kwh di Energia ( costo +- 15000 ) e vediamo la percorrenza chilometrica di questa auto alle varie velocità. Per un normale uso e durata delle Batterie occorre non scaricarle mai sotto l' 80 % della carica totale. Avremo perciò usabili : 20 * 0.80 = 16 kwh = 16000 Wh Dividendo l'energia usabile complessiva per quella specifica necessaria ( es. 16000 / 100 = 160 km ) otterremo la seguente Tabella delle percorrenze. Velocità Km/h 50 Energia Necessaria Wh / km 100 Percorrenza km 160 70 90 124.7 157.5 128 101 100 130 150 180 177 248 305.4 407.4 90 64 52 39
pag 59 Per ricaricare i 16 kwh di energia delle batterie occorre comprimere le cariche. Per caricare 100 dovremo usare 140. Per ricaricare i 16 kwh dovremo usare 16 * 140 / 100 = 22.4 kwh Supponiamo che questa energia elettrica derivi da produzione termica ( anche il nucleare è produzione termica ) con un rendimento del 33 %. Per ottenere 22.4 kwh di energia elettrica dovremo impegnare 22.4 / 0.33 = 67.9 kwh Sapendo che 1 kwh = 860 kcal dovremo impegnare : 67.9 * 860 = 58376 kcal Dividendo questo valore per la percorrenza chilometrica avremo il valore della energia termica usata dal motore elettrico ( es. 58376 / 160 = 365 kcal / km ). Calcolando otterremo la seguente Tabella : Velocità Km/h Energia Termica Usata dal Diesel Kcal/Km 50 70 90 260.6 310.7 387.2 100 130 150 180 430 600.4 734 987 Energia Termica Usata dall'elettrico kcal / km 365 456 578 649 912 1123 1497 Differenza kcal / km 104 145 191 219 312 389 510 Dal confronto è evidente che se l'auto fosse con motore elettrico inquinerebbe di più.
pag 60 Diamo un aspetto visibile a questo inquinamento determinando i m³ di Aria / km che a causa dell'uso e quindi degradazione della energia aumentano di 1 C. Per fare questo occorre ricordare che a pressione e temperatura normali ( 760 mmhg 15 C ) : - il Calore Specifico dell'aria a pressione costante vale 0.238 kcal / kg cioè per aumentare di 1 C la temperatura di 1 kg di Aria occorrono 0.238 kcal di energia Calore. - 1 m³ di Aria in tali condizioni pesa 1.2255 kg / m³. Vediamo l'energia termica usata dal motore elettrico quanti m³ di Aria riscalda. Es. 365 / ( 0.238 * 1.2255 ) = 1251 m³ Aria / km Calcoliamo e otteniamo la seguente tabella : Velocità Km/h 50 70 90 Aria che aumenta 1 C Diesel m³ / km 893 1065 1327 1475 2058 2515 3383 Aria che aumenta 1 C Elettrico m³ / km 1251 1563 1982 2225 3127 3850 5133 Differenza m³ / km 358 498 655 100 130 750 150 180 1069 1335 1750 Come si vede chiaramente l'auto elettrica inquina di più. Cosa vuol dire inquinamento termico? Dal litro di Gasolio ( che è una Massa ) combusto con la Massa di Aria comburente produce Energia TermoChimica che si trasforma in Energia di Pressione sulle teste dei Pistoni che la trasformano poi in Energia Cinetica più Gas di Scarico. La massa del Gasolio più quella dell'aria comburente è uguale
pag 61 alla massa dei Gas di Scarico. L'Energia invece si trasforma, alla fine della degradazione, in un tipo di energia che Noi non riconosciamo perchè si confonde con l'ambiente, una energia che viene chiamata Calore Uniformemente Diffuso. Questo tipo di energia è confuso per Noi ma è ben noto alla Terra che lo usa per il Ciclo dell'acqua facendo ridiventare quella energia Massa. Vuol dire che masse d'acqua evaporano sempre in più quantità per poi ritornare al suolo come Pioggia. il Calore Uniformemente Diffuso essica e fa evaporare luoghi in desertificazione, corsi d'acqua, paludi, umidità diffusa, ghiacciai e nevai quindi, porta il vapore in alto dove diventa pioggia, poi la scarica in maniera furibonda dove può fare più danni. Pensiamo alla alluvione in Pakistan che si è beccato gran parte dell'inquinamento termico prodotto dalla economia Cinese. Ogni anno causerà sempre più alluvioni e tempeste sempre più numerose e potenti. Pensiamo se tale energia, in osservanza della legge di Murphy, prosciugasse la Terraferma per poi scaricare il tutto sugli Oceani sarebbe La Catastrofe. Diamo ora un aspetto Solido a tutto questo facendo un esempio. ---- il lago Maggiore copre una superficie di 212.2 kmq 212.2 kmq = 212 200 000 m² Supponendo una temperatura media annua di 13 C abbiamo una evaporazione annua che vale : Ev = 75 * tma / 1000 = 75 * 13 / 1000 = 0.975 mh2o /( Anno * m² ) Per una evaporazione di : 212 200 000 * 0.975 = 206 895 000 m³ Acqua / Anno Supponiamo che la temperatura annua si alzi di 1 C e perciò valga 14 C Ev = 75 * tma / 1000 = 75 * 14 / 1000 = 1.05 mh2o /( Anno * m² )
pag 62 Per una evaporazione di : 212 200 000 * 1.05 = 222 810 000 m³ Acqua / Anno Per una maggiore evaporazione di 222 810 000 206 895 000 = 15 915 000 m³ Acqua / Anno Se pensiamo a quanta energia viene usata al Mondo, energia prodotta dal carbone, dal Petrolio, dal Gas Naturale, dal Nucleare, dalle Biomasse, Idroelettrico, Eolico, Solare, Fotovoltaico, Geotermico ci possiamo immaginare quello che succederà. Tutta l'energia, in qualsiasi modo ottenuta, quando usata degrada in CALORE UNIFORMEMENTE DISTRIBUITO Appare evidente che l'auto elettrica è una soluzione Locale e non una Globale, quello che non inquini qui lo inquini 10 km più in là ed in misura anche maggiore inoltre non si possono usare modelli simili alle auto con motore a combustione interna perhè consumano troppo, sono troppo pesanti ed abbondanti. Occorrono veicoli nuovi, nati appositamente, che imbocchino la strada della DECRESCITA e della Specificità del Trasporto. Come vedremo in un prossimo Scritto occorre Pensare Differente cioè pensare su ROTAIA anche sul trasporto personale per avviarsi alla decrescita leggera ma costante dell'uso più ragionevole e ragionato dell'energia, magari anche con un nuovo sistema di rapporti e relazioni sociali.
pag 63 INDICE pag. 1 pag. 4 pag. 7 pag. 11 pag. 15 pag. 20 pag. 24 pag. 29 pag. 33 pag. 38 pag. 39 pag. 40 pag. 41 pag. 42 pag. 43 pag. 44 pag. 45 pag. 46 pag. 47 pag. 48 pag. 49 pag. 57 pag. 58 Dati Auto Inizio Calcoli Analisi a V = 100 km / h Analisi a V = 90 km / h Analisi a V = 130 km / h Analisi a V = 150 km / h Analisi a V = 180 km / h Analisi a V = 70 km / h Analisi a V = 50 km / h Tabella Riepilogativa Caratteristiche Motore / Cambio Curve caratteristiche Motore Marce del Cambio Giri, Coppia, Trazione 1ª Marcia Giri, Coppia, Trazione 2ª Marcia Giri, Coppia, Trazione 3ª Marcia Giri, Coppia, Trazione 4ª Marcia Giri, Coppia, Trazione 5ª Marcia Giri, Coppia, Trazione 6ª Marcia Complessivo ( Giri, Coppia, Trazione ) Considerazioni sui Consumi Tabella di riepilogo Consumi Simulazione di conversione da motore a Combustione Interna a motore Elettrico.