Охлаждения на радиатор – Система водяного охлаждения. Часть 1. Радиатор и помпа / LUNA Design corporate blog / Habr

Радиатор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Автомобильный радиатор Радиатор центрального отопления Пассивные радиаторы для электронных компонентов (игольчатый и с оребрением) Радиатор на компьютерной плате

Радиа́тор (новолат. radiātor — «излучатель») — устройство для рассеивания тепла в воздухе (излучением и конвекцией), воздушный теплообменник.

Виды:

Масляный (маслонаполненный) радиатор представляет собой передвижную батарею отопления. Устройство: внутри герметичного корпуса расположена электрическая спираль, корпус наполнен минеральным маслом. Температура поверхности масляного обогревателя не превышает 150 °С. Тепло передается от спирали маслу, затем от масла корпусу, и от корпуса — воздуху. Приборы этого типа надежны, долговечны, бесшумны, способны сохранять тепло продолжительное время после отключения электропитания, к тому же считаются весьма безопасными. Основными достоинствами масляных радиаторов являются низкая цена, мобильность и низкий уровень шума. К недостаткам традиционного маслонаполненного обогревателя можно отнести долгий разогрев (10-20 мин).

Современные масляные обогреватели обладают следующим набором функций:

  • Несколько режимов работы.
  • Функция «климат-контроль»
  • Таймер включения/выключения, радиатор нагреет помещение к определенному времени.
  • Функция защиты от перегрева.
  • Самоскручивающийся провод.
  • ПДУ для масляного обогревателя.
  • Вешалка для сушки вещей.

Многие радиаторы, кроме рассеивания части тепла излучением, другую часть тепла отводят естественной или принудительной (вентилятором) конвекцией и являются комбинацией радиатора и конвектора. Конвекционные обогреватели — это отопительные радиаторы, на трубы которых навешаны ребра. Конвекционные обогреватели быстро нагревают помещение. Такие обогреватели часто устанавливают в производственных помещениях: в гаражах, цехах, на складах. Современные конвекционные обогреватели сделаны из меди и алюминия. Теплоноситель соприкасается только с медью, а из алюминия изготавливают теплопроводящие пластины и корпус.

Конвекционные обогреватели создают эффект воздушного теплового вентилятора и хорошо перемешивают слои воздуха в помещении, но это может являться и отрицательным фактором, так как в помещении создаются сквозняки, пыль не оседает, постоянно находясь в воздухе.

В двигателе внутреннего сгорания радиатор является теплообменником, объединяющим два контура системы охлаждения. В основном применяются трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные решётки радиаторов. В радиаторе для прохода охлаждающей жидкости применяют шовные или цельнотянутые трубки из латунной ленты толщиной до 0,15 мм. Используются и алюминиевые радиаторы: они дешевле и легче, но теплообменные свойства, при прочих равных условиях (размеры, площадь теплообмена и т. п.), и надёжность ниже.

На тепловозах аналогичное устройство называется «холодильником».

РадиоКот :: Радиаторы и охлаждение.

РадиоКот >Статьи >

Радиаторы и охлаждение.

В физике, электротехнике и атомной термодинамике есть известный закон — ток, протекающий по проводам, нагревает их. Придумали его Джоуль и Ленц, и оказались правы — так оно и есть. Всё, что работает от электричества, так или иначе часть проходящей энергии передаёт в тепло.
Так уж получилось в электронике, что самым страдающим от тепла объектом нашей окружающей среды является воздух. Именно воздуху нагревающиеся детали передают тепло, а от воздуха требуется принять тепло и куда-нибудь подевать. Потерять, к примеру, или рассеять по себе. Процесс отдачи тепла мы с вами назовем охлаждением.

Наши электронные конструкции тоже рассеивают немало тепла, одни — больше, другие — меньше. Греются стабилизаторы напряжения, греются усилители, греется транзистор, управляющий релюшкой или даже просто мелким светодиодом, разве что греется ну совсем немного. Ладно, если греется немного. Ну а если он жарится так, что руку держать нельзя? Давайте пожалеем его и попробуем как-нибудь ему помочь. Так сказать, облегчить его страдания.
Вспомним устройство батареи отопления. Да, да, та самая обычная батарея, что греет комнату зимой и на которой мы сушим носки и футболки . Чем больше батарея, тем больше тепла будет в комнате, так ведь? По батарее протекает горячая вода, она нагревает батарею. У батареи есть важная вещь — количество секций. Секции контактируют с воздухом, передают ему тепло. Так вот, чем больше секций, то есть чем больше занимаемая площадь батареи, тем больше тепла она может нам отдать. Приварив еще парочку секций, мы сможем сделать теплее нашу комнату. Правда, при этом горячая вода в батарее может остыть, и соседям ничего не останется .
Рассмотрим устройство транзистора.

На медном основании (фланце) 1 на подложке 2 закреплен кристалл 3. Он подключается к выводам 4. Вся конструкция залита пластмассовым компаундом 5. У фланца есть отверстие 6 для установки на радиатор.
Вот это по сути та же самая батарея, посмотрите! Кристалл греется, это как горячая вода. Медный фланец контактирует с воздухом, это секции батареи. Площадь контакта фланца и воздуха — это место нагревания воздуха. Нагревающийся воздух охлаждает кристалл.

Как сделать кристалл холоднее? Устройство транзистора мы изменить не можем, это понятно. Создатели транзистора об этом тоже подумали и для нас, мучеников, оставили единственную дорожку к кристаллу — фланец. Фланец — это как одна-единственная секция у батареи — жарить жарит, а тепла воздуху не передается — маленькая площадь контакта. Вот тут предоставляется простор нашим действиям! Мы можем нарастить фланец, припаять к нему еще «парочку секций», то бишь большую медную пластинку, благо фланец сам медный, или же закрепить фланец на металлической болванке, называемой радиатором. Благо отверстие во фланце приготовлено под болт с гайкой.

Что же такое радиатор? Я твержу уже третий абзац про него, а толком так ничего и не рассказал! Ладно, смотрим:

Как видим, конструкция радиаторов может быть различной, это и пластинки, и ребра, а еще бывают игольчатые радиаторы и разные другие, достаточно зайти в магазин радиодеталей и пробежаться по полке с радиаторами . Радиаторы чаще всего делают из алюминия и его сплавов (силумин и другие). Медные радиаторы лучше, но дороже. Стальные и железные радиаторы применяются только на очень небольшой мощности, 1-5Вт, так как они медленно рассеивают тепло.

Тепло, выделяемое в кристалле, определяется по очень простой формуле P=U*I, где P — выделяемая в кристалле мощность, Вт, U = напряжение на кристалле, В, I — сила тока через кристалл, А. Это тепло проходит через подложку на фланец, где передается радиатору. Далее нагретый радиатор контактирует с воздухом и тепло передается ему, как следующему участнику нашей системы охлаждения.

Посмотрим на полную схему охлаждения транзистора.

У нас появились две штуки — это радиатор 8 и прокладка между радиатором и транзистором 7. Её может и не быть, что и плохо, и хорошо одновременно. Давайте разбираться.

Расскажу о двух важных параметрах — это тепловые сопротивления между кристаллом (или переходом, как его еще называют) и корпусом транзистора — Rпк и между корпусом транзистора и радиатором — Rкр. Первый параметр показывает, насколько хорошо тепло передается от кристалла к фланцу транзистора. Для примера, Rпк, равное 1,5градуса Цельсия на ватт, объясняет, что с увеличением мощности на 1Вт разница температур между фланцем и радиатором будет 1,5градуса. Иными словами, фланец всегда будет холоднее кристалла, а насколько — показывает этот параметр. Чем он меньше, тем лучше тепло передается фланцу. Если мы рассеиваем 10Вт мощности, то фланец будет холоднее кристалла на 1,5*10=15градусов, а если же 100Вт — то на все 150! А поскольку максимальная температура кристалла ограничена (не может же он жариться до белого каления!), фланец надо охлаждать. На эти же 150 градусов .

К примеру:
Транзистор рассеивает 25Вт мощности. Его Rпк равно 1,3градуса на ватт. Максимальная температура кристалла 140градусов. Значит, между фланцем и кристаллом будет разница в 1,3*25=32,5градуса. А поскольку кристалл недопустимо нагревать выше 140градусов, от нас требуется поддерживать температуру фланца не горячее, чем 140-32,5=107,5градусов. Вот так.

А параметр Rкр показывает то же самое, только потери получаются на той самой пресловутой прокладке 7. У нее значение Rкр может быть намного больше, чем Rпк, поэтому, если мы конструируем мощный агрегат, нежелательно ставить транзисторы на прокладки. Но всё же иногда приходится. Единственная причина использовать прокладку — если нужно изолировать радиатор от транзистора, ведь фланец электрически соединен со средним выводом корпуса транзистора.

Вот давайте рассмотрим еще один пример.
Транзистор жарится на 100Вт. Как обычно, температура кристалла — не более 150градусов. Rпк у него 1градус на ватт, да еще и на прокладке стоит, у которой Rкр 2градуса на ватт. Разница температур между кристаллом и радиатором будет 100*(1+2)=300градусов. Радиатор нужно держать не горячее, чем 150-300 = минус 150 градусов: Да, дорогие мои, это тот самый случай, который спасет только жидкий азот: ужос!

Намного легче живется на радиаторе транзисторам и микросхемам без прокладок. Если их нет, а фланцы чистенькие и гладкие, и радиатор сверкает блеском, да еще и положена теплопроводящая паста, то параметр Rкр настолько мал, что его просто не учитывают.

Разобрались? Поехали дальше!

Охлаждение бывает двух типов — конвекционное и принудительное. Конвекция, если помним школьную физику, это самостоятельное распространение тепла. Так же и конвекционное охлаждение — мы установили радиатор, а он сам там как-нибудь с воздухом разберется. Радиаторы конвекционного типа устанавливаются чаще всего снаружи приборов, как в усилителях, видели? По бокам две металлические пластинчатые штуковины. Изнутри к ним привинчиваются транзисторы. Такие радиаторы нельзя накрывать, закрывать доступ воздуха, иначе радиатору некуда будет девать тепло, он перегреется сам и откажется принимать тепло у транзистора, который долго думать не будет, перегреется тоже и: сами понимаете что будет. Принудительное охлаждение — это когда мы заставляем воздух активнее обдувать радиатор, пробираться по его ребрам, иглам и отверстиям. Тут мы используем вентиляторы, различные каналы воздушного охлаждения и другие способы. Да, кстати, вместо воздуха запросто может быть и вода, и масло, и даже жидкий азот . Мощные генераторные радиолампы частенько охлаждаются проточной водой.

Как распознать радиатор — для конвекционного он или принудительного охлаждения? От этого зависит его эффективность, то есть насколько быстро он сможет остудить горячий кристалл, какой поток тепловой мощности он сможет через себя пропустить.
Смотрим фотографии.

Первый радиатор — для конвекционного охлаждения. Большое расстояние между ребрами обеспечивает свободный поток воздуха и хорошую теплоотдачу. На второй радиатор сверху одевается вентилятор и продувает воздух сквозь ребра. Это принудительное охлаждение. Разумеется, использовать везде можно и те, и те радиаторы, но весь вопрос — в их эффективности.
У радиаторов есть 2 параметра — это его площадь (в квадратных сантиметрах) и коэффициент теплового сопротивления радиатор-среда Rрс (в Ваттах на градус Цельсия). Площадь считается как сумма площадей всех его элементов: площадь основания с обеих сторон + площадь пластин с обеих сторон. Площадь торцов основания не учитывается, так там квадратных сантиметров ну совсем немного будет .

Пример:
радиатор из примера выше для конвекционного охлаждения.
Размеры основания: 70х80мм
Размер ребра: 30х80мм
Кол-во ребер: 8
Площадь основания: 2х7х8=112кв.см
Площадь ребра: 2х3х8=48кв.см.
Общая площадь: 112+8х48=496кв.см.

Коэффициент теплового сопротивления радиатор-среда Rрс показывает, на сколько увеличится температура выходящего с радиатора воздуха при увеличении мощности на 1Вт. Для примера, Rрс, равное 0,5 градуса Цельсия на Ватт, говорит нам, что температура увеличится на полградуса при нагреве на 1Вт. Этот параметр считается трехэтажными формулами и нашим кошачьим умам ну никак не под силу: Rрс, как и любое тепловое сопротивление в нашей системе, чем меньше, тем лучше. А уменьшить его можно по-разному — для этого радиаторы чернят химическим путем (например алюминий хорошо затемняется в хлорном железе — не экспериментируйте дома, выделяется хлор!), еще есть эффект ориентировать радиатор в воздухе для лучшего прохождения его вдоль пластин (вертикальный радиатор лучше охлаждается, чем лежачий). Не рекомендуется красить радиатор краской: краска — лишнее тепловое сопротивление. Если только слегка, чтобы темненько было, но не толстым слоем!

В приложении есть маленький программчик, в котором можно посчитать примерную площадь радиатора для какой-нибудь микросхемы или транзистора. С помощью него давайте рассчитаем радиатор для какого-нибудь блока питания.
Схема блока питания.

Блок питания выдает на выходе 12Вольт при токе 1А. Такой же ток протекает через транзистор. На входе транзистора 18Вольт, на выходе 12Вольт, значит, на нем падает напряжение 18-12=6Вольт. С кристалла транзистора рассеивается мощность 6В*1А=6Вт. Максимальная температура кристалла у 2SC2335 150градусов. Давайте не будем эксплуатировать его на предельных режимах, выберем температуру поменьше, для примера, 120градусов. Тепловое сопротивление переход-корпус Rпк у этого транзистора 1,5градуса Цельсия на ватт.
Поскольку фланец транзистора соединен с коллектором, давайте обеспечим электрическую изоляцию радиатора. Для этого между транзистором и радиатором положим изолирующую прокладку из теплопроводящей резины. Тепловое сопротивление прокладки 2градуса Цельсия на ватт.
Для хорошего теплового контакта капнем немного силиконового масла ПМС-200. Это густое масло с максимальной температурой +180градусов, оно заполнит воздушные промежутки, которые обязательно образуются из-за неровности фланца и радиатора и улучшит передачу тепла. Многие используют пасту КПТ-8, но и многие считают её не самым лучшим проводником тепла.
Радиатор выведем на заднюю стенку блока питания, где он будет охлаждаться комнатным воздухом +25градусов.
Все эти значения подставим в программку и посчитаем площадь радиатора. Полученная площадь 113кв.см — это площадь радиатора, рассчитанная на длительную работу блока питания в режиме полной мощности — дольше 10часов. Если нам не нужно столько времени гонять блок питания, можно обойтись радиатором поменьше, но помассивнее. А если мы установим радиатор внутри блока питания, то отпадает необходимость в изолирующей прокладке, без нее радиатор можно уменьшить до 100кв.см.
А вообще, дорогие мои, запас карман не тянет, все согласны? Давайте думать о запасе, чтобы он был и в площади радиатора, и в предельных температурах транзисторов. Ведь ремонтировать аппараты и менять пережаренные транзисторы придется не кому-нибудь, а вам самим! Помните об этом!
Удачи.

Вопросы складываем сюда.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Как выбирать радиатор охлаждения двигателя

Как выбирать радиатор охлаждения двигателя

Радиатор системы охлаждения относится к той категории запчастей, которая не требует замены “по списку” – достаточно поставить радиатор один раз, после чего производить его замену в случае выхода из строя.

Не вдаваясь в подробности, разберемся в работе системы охлаждения. А работает она так: охлаждающая жидкость отбирает тепло от нагретого двигателя, насосами отправляется по трубкам в радиатор, там охлаждается и отправляется снова в двигатель. Сама система продумана, в ней масло, топливные смеси и охлаждающая жидкость никогда не смешиваются. Скорость потока жидкости регулируется в автоматическом режиме: чем быстрее двигается коленчатый вал двигателя, тем активнее помпа прогоняет жидкость по трубкам. Автолюбителю достаточно следить за уровнем охлаждающей жидкости и отсутствием механических повреждений деталей. На словах все просто, а на деле — нет.

Дело в том, что рабочая температура в системе охлаждения автомобиля может достигнуть отметки в 120 градусов, а давление — 2 кг/см². Параметры меняются достаточно быстро, т.е. о плавном их изменении речи не идет. При этом закипание жидкости не происходит из-за высокого давления. Если было обнаружено закипание охлаждающей жидкости, можно также говорить о разгерметизации. Система охлаждения капризная, но и работает в очень жестких условиях.

Замена радиатора – прямо сейчас, или можно подождать?

Клиническая картина знакома даже тем, кто не имеет своего автомобиля. В случае ДТП обычно страдает перед и бок транспорта. Лобовое столкновение почти наверняка означает, что владельцу авто придется менять не только бампер и оптику, но и радиатор. Так что выделим основные причины замены:

  • Авария;
  • Механические повреждения, как-то от камней с дороги;
  • Замерзание антифриза;
  • Засорение трубок радиатора изнутри;
  • Повреждение любых пластиковых деталей, бачка, патрубка;
  • Соединение между металлическими и пластиковыми частями успело заметно разойтись;
  • Старение металла.

Ремонтировать или менять

Как показывает практика, ремонт радиаторов дорогостоящих автомобилей вдвое дешевле, нежели покупка и установка идентичной новой детали. Однако касается это, как и писалось, дорогих моделей. К тому же, восстановление старого радиатора занимает 2-3 дня, не более.

Ремонт радиатора

Обольщаться не стоит – ремонт возможен не всегда. Существует как минимум один вариант, при котором в нем смысла нет – трубки радиатора были сильно засорены агрессивными химическими соединениями. Чистка в этом случае бесполезна, ведь трубки не будут пропускать жидкость на должном уровне.

Касательно ремонта радиатора есть несколько советов:

  • Если у вас дорогостоящий новый автомобиль, посоветуйтесь с мастером о том, целесообразна ли замена этого элемента охлаждения. Спроси о ремонте, попросите его проверить состояние радиатора;
  • Ваш автомобиль — недорогой. В этом случае можно приобрести радиатор в любом интернет-магазине, что выходит довольно-таки дешево;
  • При нетипичных повреждениях радиатор лучше заменить — во время дальнейшей езды вы будете чувствовать себя спокойнее.

Что ж, а можно ли без помощи мастера определить, в каком состоянии находится система охлаждения? Это достаточно легко, давайте разберемся.

Основные признаки неисправности радиатора и стоит ли с ними бороться самому

Сразу же отметим, что автолюбителю не стоит сразу же грешить на радиатор. Система охлаждения относительно сложная, и слабых мест в ней несколько. Мы же продолжим рассматривать радиатор:

  • Радиатор начал подтекать. Причина нередко кроется в избыточном давлении в системе. Не советуется кустарный ремонт, как-то заливка эпоксидной смолой (без зачистки и обезжиривания протечка начнется снова), сварка в гаражных условиях;
  • Антифриз перестал остывать. Определить это легко: патрубки горячие как сверху, так и снизу. Здесь требуется чистка радиатора, поверхность которого скорее всего покрыта толстым слоем пыли, листьев, тополиного пуха;
  • Верхняя и нижняя часть радиатора холодные. Причина в том, что по засоренным трубкам горячий антифриз не может двигаться дальше по контуру радиатора и способствовать охлаждению;
  • Протечки прокладок, появление трещин в патрубках, выход из строя термостата, датчиков, помпы. Обращать внимание стоит именно на термостат: если вы прогреваете двигатель до рабочей температуры, а стрелка датчика температуры не шелохнулась, то появился еще один повод съездить к специалисту;
  • Крышка (пробка) расширительного бачка и клапан на ней неисправны. Ее можно или заменить, или попробовать доработать самому — подрезать пружины.

Поскольку самым волнующим для автолюбителей видом поломки является протечка, трезво оцениваем ситуацию. Если протечка серьезная и антифриз уходит очень быстро, то сразу же вызываем техпомощь. Утечка небольшая – заливаем дистиллированную воду и направляемся в автосервис.

Возможные последствия

Выше уже говорилось о том, что неисправная система не даст водителю реальной информации о температуре. Как правило, долгая езда с поломанным радиатором приводит к перегреву двигателя. Отметим, что для этого игнорировать поломку нужно достаточно долго.

Исправный радиатор

Менее печальный исход – закипевшая охлаждающая жидкость образует воздушные пробки, мешающие ее циркуляции. Дефект устраняется легче, поскольку не придется ремонтировать сам двигатель.

Разбираемся с эксплуатацией

Итак, предположим, что у вас или новый автомобиль, или попросту новый радиатор, который только-только был установлен. Дабы не допускать ошибок, запомните следующие правила эксплуатации:

  1. Своевременно меняйте охлаждающую жидкость. По статистике, 22% поломок авто прямо связаны с системой охлаждения. При этом данный процент для водителей в России, Казахстане и Украине несколько выше. Проблема в том, что у нас есть разделение на тосол и антифриз, хотя первый – та же охлаждающая жидкость, что и второй. Хоть тосол и привычен, настоятельно рекомендуем выбирать именно антифриз, особенно если у вас новая модель автомобиля. Тосол образует на поверхности металла защитный слой, уменьшающий теплоотдачу на 25-50%. Повышая защиту от коррозии, вы фактически ухудшаете отвод теплоты;
  2. Установите на радиатор дополнительную защитную решетку и регулярно очищайте ее от листьев, пыли и тополиного пуха. Фактически, это защита от камней, которые могут повредить радиатор;
  3. Периодически промывайте внутренние полости радиатора. Для это в специально отведенную тару сливается охлаждающая жидкость. Когда она не загрязнена, промывать радиатор нет смысла. Загрязнена — двигаемся дальше. Заливаем в систему охлаждения дистиллированную воду, заводим автомобиль и оставляем работать 15 минут. Повторяем до момента, когда из сливных отверстий не будет выходить чистая вода. Также в воду можно добавлять небольшое количество средства для промывания радиаторов, однако после его использования тщательно промойте радиатор все той же дистиллированной водой. Процедуру советуем проводить раз в год.

Выбираем новый радиатор

При выборе обращают внимание на следующее:

  • Габаритные размеры;
  • Комплектация;
  • Плотность ламелей;
  • Материал;
  • Толщина сердечника;
  • Количество трубок;
  • Где находится входные и выходные патрубки, их размеры;
  • Особенности конструкции.

Особенности конструкции предусматривают то, можно ли установить запчасть вместе с радиатором кондиционера, предусмотрено ли охлаждение АКПП, имеется ли компенсационный бак и соединение с ним. Подкапотное пространство заполнено плотно, так что обратите внимание на геометрию: ширину, длины, толщину. Если вы намерены брать аналог, обратите внимание на плотность ламелей — она не должна не меньше, чем у старого образца. Степень подобия количества трубок должна быть максимальной. Сердечники должны быть одинаковы.

Качественное выполненный радиатор охлаждения

Расположение патрубков играет большую роль. Они могут располагаться или на одной стороне, или на противоположной. Их диаметр и длина подбирается особенно тщательно, дабы не приходилось брать другой радиатор или наращивать длину патрубков.

Касательно материала: медно-латунные радиаторы относятся к распространенным, но от них постепенно отказываются. Коэффициент теплопроводности у меди самый большой среди всех металлов после серебра. При этом радиатор достаточно тяжелый, нередко имеет плохую вибрационную стойкость. Следующий на очереди материал — алюминий. Вес алюминиевых радиаторов в 2-3 раза меньше, чем вес медно-латунных. Японские алюминиевые радиаторы и легкие, и обеспечивают отличное охлаждение. Цена на них достаточно высока. Дешевые алюминиевые радиаторы уступают медным.

Важно понимать, что чем выше поверхность теплоотдачи, тем лучше работает радиатор. По этой причине производители стараются сделать количетсво трубок достаточно большим (радиатор в итоге становится толще), а также уменьшить расстояние между ними (уменьшается шаг трубок). Алюминиевые радиаторы выглядят внушительно – относительно невысокая теплопроводность материала с лихвой компенсируется большой емкостью конечного изделия.

Краткий экскурс по брендам

Итак, у нас на выбор несколько десятков брендов европейских брендов и многоликий китайский производитель. Все радиаторы с заводов-производителей хороши, но их все равно легко разделить на 2 категории: дорогостоящие и бюджетные.

Из дорогостоящих можно отметить оригиналы из Японии: Nissen, Denso. Германия: Behr, Hella. Нидерланды: NRF. Франция: Valeo.

Из недорогих стоит отметить радиаторы из Польши фирмы Thermotec и датские JP — качество неизменно высокое, но и цены не кусаются. Многие автолюбители сегодня выбирают радиаторы польской фирмы.

Занимают свою нишу также Van Wezel из Бельгии, Ava Quality Cooling из Нидерландов. Они и не слишком дорогие, и не относятся к бюджетным.

Что же в финале

Владелец авто может стать перед выбором: неплохой, казалось бы, китайский радиатор и недорогой польский. Здесь нужно учесть, что китайские радиаторы практически всегда имеют круглые трубки. К вашему же авто могут подойти только радиаторы с овальными трубками. При этом, согласно описанию на упаковке, такое изделие можно установить на автомобиль со спекаемым радиатором (трубки овальные).

Особенность вот в чем: у трубок круглого сечения есть “аэродинамическая тень”, почти не попадающая под воздействие холодного воздуха. У плоскоовальных трубок этого недостатка нет. Если вы решитесь поставить на автомобиль радиатор с круглыми трубками, хотя производитель еще на заводе поставил радиатор с трубками овального сечения, последствия могут быть следующими:

  • Мотор вентилятора выйдет из строя;
  • Температура двигателя будет держаться на стабильно высоком уровне;
  • Возможный перегрев двигателя.

Все три варианта дадут о себе знать, скорее всего, когда чередуются старт и торможение, как это бывает в пробках, и когда грузовой транспорт тянет на себе что-то тяжелое. В иных случаях обман не будет раскрыт до механической поломки радиатора.


Перед покупкой лишний раз осмотрите изделие, не забывая о следующем: лучшим материалом является алюминий; толщина сердцевины совпадает с оной у старого радиатора; изделие с большим количеством лент или пластин предпочтительно; форма трубок — такая же, как у оригинального радиатора с завода; количество трубок — такое же или большее.

Новая запчасть системы охлаждения

Хороший радиатор обеспечивает настолько хороший тепловой баланс двигателя, вентилятор охлаждения включается от раза к разу. При этом за счет экономии электроэнергии и все того же баланса несколько уменьшаются затраты топлива.

Вывод

Резюмируя, отметим: низкие цены на продукт уже являются поводом задуматься о целесообразности такой покупки. Европейские и японские радиаторы — однозначно лучший выбор. Они служат дольше, охлаждают лучше. Даже их внешний вид приятен глазу, что лишний раз говорит о культуре производства и дает право судить о высоком качестве изделия. Советуем не экономить, а выбирать радиаторы вышеизложенных фирм. 

Радиатор системы охлаждения.


Приборы и механизмы жидкостной системы охлаждения

Радиатор



Назначение и устройство радиатора

Радиатор предназначен для передачи теплоты от охлаждающей жидкости потоку воздуха, т. е. он является основным теплообменным узлом системы охлаждения двигателя.
Общее устройство радиатора жидкостной системы охлаждения двигателя представлено на рисунке 3.
Более подробно устройство радиатора показано на рисунках 1 и 2.

Верхний 9 (рис. 1,а) и нижний 15 бачки радиатора соединены с сердцевиной 12. В верхний бачок впаяны заливная горловина 8 с пробой 7 и патрубок для подсоединения гибкого шланга, который подводит нагретую охлаждающую жидкость к радиатору.
Сбоку заливная горловина имеет отверстие для пароотводной трубки.
В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга 13.
К верхнему и нижнему бачкам прикреплены боковые стойки 6, соединенные пластиной, припаянной к нижнему бачку. Стойки и пластины образуют каркас радиатора.

Основным теплообменным элементом радиатора является его сердцевина, состоящая из многочисленных трубок, соединенных в соты с помощью металлических пластин или лент. Трубки радиатора могут иметь круглое, овальное или прямоугольное сечение. При этом чем меньше площадь проходного сечения и тоньше стенка трубки, тем выше ее теплообменная способность.
Для прохода охлаждающей жидкости применяют шовные или цельнотянутые трубки из латунной ленты толщиной до 0,15 мм.

Сердцевины радиаторов автомобилей могут быть трубчато-пластинчатыми или трубчато-ленточными.
В трубчато-пластинчатых радиаторах охлаждающие трубки располагаются относительно потока воздуха в шахматном порядке в ряд или под углом (рис. 2,а-г). Пластины оребрения выполняются плоскими или волнистыми. Для усиления теплоотдачи на них могут быть выполнены специальные турбулизаторы в виде отогнутых просечек, которые образуют узкие и короткие воздушные каналы, расположенные под углом к потоку воздуха (рис. 2,д).

В трубчато-ленточных радиаторах (рис. 2,е) охлаждающие трубки располагаются в ряд. Ленту для решетки изготовляют из меди толщиной 0,05…0,1 мм. Для усиления теплоотдачи создают завихрения воздушного потока путем выполнения на ленте фигурных выштамповок или отогнутых просечек (рис. 2,ж).

В последнее время получили широкое распространение радиаторы из алюминиевого сплава, которые легче латунных и дешевле, однако их надежность и долговечность уступает радиаторам из латунных сплавов. Кроме того, латунные радиаторы проще ремонтировать при помощи пайки. Детали и элементы конструкции алюминиевых радиаторов соединяются обычно завальцовкой с применением герметизирующих материалов.

Радиатор соединен с рубашкой охлаждения двигателя патрубками и гибкими шлангами, которые прикреплены к патрубкам стяжными хомутами. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора без нарушения герметичности системы жидкостного охлаждения.

Пробка 7, закрывающая горловину 8 радиатора, состоит из корпуса 18 (рис. 1,б), парового 22 и воздушного 25 клапанов и запирающей пружины 21.

На стойке 20, с помощью которой к корпусу прикреплена запирающая пружина, установлен паровой клапан, прижатый пружиной 19. Воздушный клапан 25 прижимается пружиной 26 к седлу 27.
Плотное прилегание клапанов к седлам достигается установкой резиновых прокладок 23 и 24. При повреждении резиновых прокладок система охлаждения становится открытой и охлаждающая жидкость закипает при температуре 100 ˚С.
При исправных клапанах давление в системе несколько больше давления окружающей среды и температура кипения охлаждающей жидкости составляет 108…119 ˚С.

В случае закипания охлаждающей жидкости в системе охлаждения давление пара в радиаторе возрастает. При давлении 145…160 кПа открывается паровой клапан 22, преодолевая сопротивление пружины 19. Система охлаждения сообщается с атмосферой, и пар выходит из радиатора через пароотводящую трубку 17.
После охлаждения жидкости пар конденсируется и в системе охлаждения создается разрежение.
При давлении 1…13 кПа открывается воздушный клапан 25 и в радиатор через отверстие 28, и клапан начинает поступать воздух из атмосферы. Паровой и воздушный клапаны предотвращают возможное повреждение радиатора вследствие высокого давления, как с внешней, так и с внутренней стороны.
В случае использования в системе охлаждения расширительного бачка, клапаны могут размещаться в его пробке.

Для регулирования потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора, в системе охлаждения грузовых автомобилей и автобусов, а также легковых автомобилей устаревших конструкций применяют жалюзи с приводом из кабины водителя (рис. 1,а).
Жалюзи изготовляются из набора вертикальных или горизонтальных пластин-створок из оцинкованного железа, которые объединены рамкой и шарнирным устройством, обеспечивающим одновременный (или групповой) поворот пластин вокруг оси. При перемещении рукоятки 4 вперед до отказа створки жалюзи полностью открываются, и воздух свободно проходит между трубками радиатора, отбирая у них излишки теплоты. Для регулирования температурного режима рукоятку привода жалюзи можно установить на фиксаторе 5 в любом промежуточном положении.
В некоторых автомобилях применяются жалюзи в виде брезентовых или кожаных штор, подпружиненных в специальном тубусе и оснащенных механизмом подъема и опускания.

Современные легковые автомобили, как правило, не оснащаются жалюзи для регулирования воздушного потока к радиатору – чаще применяются системы автоматического включения и выключения вентилятора системы охлаждения с помощью электрических или гидравлических устройств. Это позволяет повысить комфорт управления автомобилем.

Эффективность обдува сердцевины радиатора воздухом повышается за счет применения направляющего кожуха – диффузора 16, который крепится к рамке радиатора и охватывает по кругу вентилятор системы охлаждения. Диффузор направляет воздушный поток через сердцевину, исключая его движение мимо радиатора.

***



Особенности эксплуатации радиаторов

Поскольку радиатор изготовляют из тонкостенных трубок и пластин, он является очень нежным и хрупким устройством. Поэтому при обслуживании и ремонте необходимо бережно обращаться с радиатором, чтобы не повредить детали сердцевины, патрубки или бачки.

В летний период времени водители нередко используют в качестве охлаждающей жидкости воду – она дешевле и эффективнее участвует в процессах теплообмена благодаря физическим свойствам. Но такая экономия может привести к повреждению и даже разрушению деталей и узлов двигателя.
Не следует забывать, что антифризы уменьшают образование накипи на стенках рубашки охлаждения блока и головки блока. Кроме того, в современных автомобилях низкозамерзающие жидкости зачастую служат не только для охлаждения двигателя, но и для смазки некоторых узлов, например, подшипников жидкостного насоса системы охлаждения. Вода такие функции выполнять не может.

При использовании воды в жидкостной системе охлаждения вместо низкозамерзающих жидкостей в холодный период времени года, ее следует тщательно удалять из радиатора и рубашки охлаждения двигателя при постановке автомобиля на хранение в не отапливаемых помещениях и на открытой стоянке. В противном случае замерзшая вода (как известно, вода расширяется при замерзании) может нарушить герметичность системы, повредив стыковые соединения деталей и даже разорвать трубки сердцевины и бачки радиатора, головку блока и блок-картер двигателя.
По этой причине необходимо убедиться, что вода полностью вытекла через открытые краники на блоке и радиаторе (крышка радиатора при этом должна быть снята), а затем продуть систему несколькими оборотами коленчатого вала при помощи стартера или даже на несколько секунд запустив двигатель без охлаждающей жидкости.
Краны после слива воды из системы охлаждения лучше оставить открытыми.

Иногда вода в системе охлаждения может привести к перегреву двигателя при запуске в очень холодное время года, если в системе охлаждения предусмотрены терморегулирующие клапаны – термостаты. В период прогрева двигателя термостат закрывает допуск охлаждающей жидкости в радиатор, и направляет ее по малому кругу. В это время часть воды, находящаяся в радиаторе двигателя, патрубках и гибких шлангах, а также в радиаторе отопителя кабины, остается неподвижной и может замерзнуть, образовав ледяные пробки в различных участках большого круга, чаще всего – в трубках радиатора и патрубках.
После прогрева двигателя и открывания клапана термостата в большой круг системы охлаждения эти пробки зачастую не удается растопить из-за отсутствия циркуляции воды, и она продолжает перемещаться лишь по малому кругу, нагреваясь все сильнее. Это может привести к перегреву двигателя. В таких случаях необходимо принять меры к ликвидации ледяных пробок в системе – автомобиль срочно поставить в теплый гараж, а патрубки и трубки радиатора проливать горячей водой, пока пробки не растают. Если при этом двигатель не заглушается, следует внимательно следить за его температурой.
Избежать подобных неприятностей можно используя в системе охлаждения специальные низкозамерзающие жидкости — антифризы.

***

Устройство жидкостного насоса



Модернизация радиатора системы водяного охлаждения (автопечки)

В основной массе самодельных систем водяного охлаждения в качестве радиатора используется радиатор от автомобильной печки. И если для работы по назначению он прекрасно подходит, то как радиатор водяного охлаждения имеет один очень большой недостаток – крайне малое расстояние между пластинами. На первый взгляд это прекрасно. Чем меньше расстояние между пластинами, тем большее их количество можно разместить и, следовательно, получить большую площадь поверхности. Чем больше площадь радиатора, тем большее количество тепла он сможет рассеять.

Но не все так просто. Воздух имеет такие свойства как плотность и вязкость. Расстояние между медными пластинами моей автопечки 1 – 2мм. Что бы продуть такие щели нужен сильный поток воздуха. Сильный поток воздуха – это большие обороты вентилятора и, следовательно, высокий уровень шума. А, как известно, одним из преимуществ систем водяного охлаждения является низкий уровень шума. Этого преимущества мы себя и лишаем.

Имея большой опыт эксплуатации систем водяного охлаждения, я давно подметил, что производительность системы резко падает с уменьшением оборотов вентилятора. Конечно, не один я такой умный и наблюдательный, об этом много написано. Известно, что при недостаточных оборотах вентилятора и малых щелях радиатора образуется воздушная подушка, и вентилятор просто не «продувает» радиатор.

Фото1. Радиатор автопечки. Фото2. Радиатор автопечки «на просвет» На фотографии 2, я разместил сзади автопечки настольную лампу. Даже свет не пробивается сквозь такое частое оребрение.

Я давно разрабатывал метод увеличения расстояния между пластинами радиатора. Но все, что приходило мне в голову – это распаять радиатор, убрать лишнее и спаять снова. Но, зная свою феноменальную выдержку и невероятную усидчивость, даже не брался за такую работу. Слишком велик риск разрушения автопечки об угол, разбрасывания инструмента и обилия ненормативной лексики.

Нужен простой и по возможности необременительный метод переделки. Мне меньше стрессов и будет интереснее народу. Был еще вариант выдрать лишние листы медицинским зажимом, но опыт не удался.

Крутил я в руках автопечку, крутил. Рассматривал. И рассмотрел, что пластины припаяны не везде, в основном держатся «на трении». А где припаяны, то не сильно. Взял я обычную плоскую отвертку и попробовал раздвинуть пластины. Получилось. Курочить сразу не стал. Нужно сначала протестировать радиатор как есть, до переделки

Из подручных материалов смастерил диффузор и установил на него 120мм вентилятор. Смонтировал на радиатор.

Загерметизировал все ненужные щели малярной лентой (как изолента, только из бумаги). И подключил к своему системнику.

Как понятно из фотографии, корпус системника самодельный. Имеет встроенную систему водяного охлаждения. В качестве радиатора используется алюминиевая батарея отопления. И предусмотрена возможность подключения дополнительных радиаторов для тестирования. Батарея же в таких случаях отключается. Все эти включения и выключения производятся шаровыми кранами.

Про корпус и его начинку можно почитать на моей ПС. Но сейчас не об этом.

Конфигурация системника:

  • CPU – Athlon 64 3000+
  • MB – Epox 8KDA3I
  • RAM – 2 по 512Mb DDR500 Digma
  • Gpu – GeForce 5950
  • HDD – Samsung 160G
  • Power – EuroCase 480W

В качестве теплоносителя я использую чистый тосол. Делаю это только из-за того, что все другие сочетания дистиллированной воды со спиртом, этиленгликолем, тосолом вызывают со временем коррозию насоса Grundfos. Корпус у него чугунный. И вода в прозрачных шлангах делается неприятного грязно-коричневого цвета. Вода эффективнее тосола, это я проверял сам, и почитать об этом можно здесь – «Сравнение тосола и дистиллированной воды в системе водяного охлаждения.». Но я жертвую этими одним, двумя градусами во имя красоты. Дальше в статье я буду говорить «водяное охлаждение», не говорить же «тосольное»!

Тосолом я охлаждаю процессор, чипсет, графический процессор и память на видеокарте. Фиксировать я буду только температуру процессора по прилагаемой к материнской плате утилите USDM. Она удобна еще и тем, то выводит значение температуры процессора на встроенный в плату светодиодный индикатор. И температура всегда перед глазами. Греть систему я, как всегда, буду тестом 3DMark03. Этот тест греет всю систему целиком и процессор и видеокарту.

Включаем. Смотрим. Сначала вентилятор на автопечке работает от напряжения 10.5 вольт. Это из-за того, что вентиляторы я включаю через электронный реобас, собранный на КРЕН. Особенность схемы такова, что выше напряжения он не дает. Поработав часик в Word, смотрю температуру процессора. Она составила 31 градус. Запускаю 3DMark03. Жду час. Температура поднялась до 39 градусов. Система неразогнана.

С помощью реобаса понижаю напряжение на вентиляторе до 5 вольт. И продолжаю 3DMark03. По прошествии еще часа температура поднялась до 44-45 градусов. Показания все время менялись, то 44, то 45. Вообще показания индикатора часто меняются. Стоит выключить тест и за одну секунду показания уменьшаются на два-три градуса. Теперь гоню процессор: FSB 260, множитель 10, Vcore 1.7. Реально 1.75 – мать завышает напругу. Крутим тест дальше. Температура поднялась до 54-55 градусов.

Все, показания сняты, приступим к модернизации. Отвертку мне и молоток! Разбираю систему, снимаю автопечку. Беру отвертку, приступаю.

Как видно на фотографии, отверткой раздвигаю пластины. Делать это нужно осторожно и с двух сторон. Сначала я перестарался и проткнул трубку. Они спаяны из тонкого медного листа. Пришлось паять. Проверим, как получается.

Теперь свет видно и щель выходит 4 – 5мм. Раздвигаю листы через четыре. Через полчаса начинаю жалеть, что связался с этой железякой. Начинает подступать психоз. Занятие крайне нудное, но креплюсь изо всех сил. И вот он результат:

А на просвет, какая красота!

Потом я подсчитал, сколько я расширил отверстий. Получилось 493, а с двух сторон 986. Кошмар! Но не будем о грустном. Жизнь продолжается. Всего-то и выкинул из нее пару часов. Собираем, включаем.

Сначала вентилятор работает от 10.5 вольт. Через час неспешной работы в Word смотрим температуру – 30 градусов. Всего на градус меньше! Стоило столько страдать. Но чтобы проверить все до конца, ставим напряжение на вентиляторе 5 вольт и работаем дальше. Заработавшись, забыл о времени и когда через пару часов взглянул на индикатор, не поверил своим глазам – 31 градус! Напомню, что до переделки на 5 вольтах температура поднималась до 39 градусов. Видимо при расстоянии между пластинами 4-5мм радиатор прекрасно продувается и на 5-ти вольтах! Восемь градусов выигрыш.

Теперь «погреем» систему 3DMark03. Через 35 минут температура начала колебаться 39-40 градусов и выше не росла. Ничего себе, такая же температура до модернизации была при питании вентилятора 10.5 вольт и шум от него был ощутим. А тут тишина и та же температура. Неплохо.

Теперь разгон. Не буду больше морочить голову читателям, скажу сразу результат – 48 градусов. Процессор с модернизированным радиатором стал холоднее на 7-8 градусов. Преимущество модернизированной печки налицо. Не ожидал такого эффекта. Для полноты картины надо сказать, что температура в комнате колебалась в пределах 21-23 градуса.


Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

Система водяного охлаждения. Часть 1. Радиатор и помпа / LUNA Design corporate blog / Habr

Работая над предыдущим проектом, мы провели много экспериментов и пришли к выводу, что в системах охлаждения важны не столько размер радиатора и скорость воздушного потока, сколько их оптимизация. Если правильно расположить ламели теплораспределителя и максимально эффективно использовать воздушный поток, то при относительно малых размерах радиатора, можно добиться более эффективного отвода тепла.
Основная концепция:

  • Отсутствие «узких мест» во всем тракте прохождения жидкости.
  • Максимальное использование воздушного потока.
  • Возможность охлаждения любого процессора в связке с видеокартой мощностью до 200W.
  • Простота сборки и «зарядки» всей конструкции теплоносителем.
  • Охлаждение любым вентилятором размером 120 мм.

«Узкие места», это когда площадь поперечного сечения тракта прохождения жидкости уменьшается, или увеличивается. И то и другое приводит к затруднению перемещения теплоносителя. В нашем решении, сечение тракта прохождения жидкости в любом месте практически одинаково и составляет около 50 мм² (D8mm).


Теплораспределитель

Общая площадь ламелей охлаждения радиатора составляет 3200 см². Теплоноситель перемещается в максимально-эффективной зоне воздушного потока, и длина его пути составляет внушительные 96 см. При кажущейся массивности, радиатор достаточно легкий — около 700 гр. Толщина стенок в поперечном сечении 1,5 мм и это должно положительно повлиять на теплоотдачу. Для сравнения, на слайде справа, показан теплораспределитель с нашего предыдущего проекта. Он довольно успешно справляется с охлаждением всей системы в довольно замкнутом пространстве. При этом, общая площадь его ламелей охлаждения в 4 раза меньше.

Помпа

Для помпы мы решили применить самый эффективный способ перемещения жидкости — турбину. За полтора оборота турбина вытесняет 7 см³ жидкости. При частоте вращения 800 оборотов, теоретическая производительность помпы равна 220 литров в час. При 2000 оборотов — 560 литров. Учитывая длину водного тракта и сопротивление ватерблоков, реальная производительность будет конечно ниже, но и этого будет вполне достаточно, что бы отвести более 250W тепловой энергии. Было бы здорово разработать управляющий контроллер, который будет учитывать потребности в охлаждении, как процессора, так и видеокарты, и исходя из этого изменять скорость перемещения жидкости и частоту вращения вентилятора. Закрытая конструкция помпы, где полностью отсутствует контакт воды через движимые элементы с окружающим воздухом, полностью исключает вытекание жидкости в случае ее износа, или поломки.

Мы подозреваем, что могли допустить ошибку, как в расчетах, так и при разработке дизайна. Поэтому, мы с нетерпением ждем ваших комментариев.

В следующей статье мы опишем устройство ватерблоков, как для процессора, так и для видеокарты и не забудем про расширительный бачок. Здесь тоже есть много интересных идей.

Если Вас заинтересовал данный проект, Вы можете подписаться на наши новости.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о