Всё про радиатор системы охлаждения двигателя
Система охлаждения обеспечивает оптимальную температуру работы двигателя. Без такого «кондиционера» автомобиль далеко не уедет: мотор без охлаждения перегревается и выходит из строя. Для нормальной работы нужен адекватный тепловой режим, и инженеры продумали все мелочи, чтобы как можно эффективней решить эту задачу.
Общие понятия, назначение
В системе охлаждения радиатор двигателя выполняет роль основного теплообменника: по его трубкам проходит нагретый антифриз, остужаясь потоком воздуха. Для этой цели радиатор размещают в передней части кузова, сразу за радиаторной решеткой, где можно использовать встречный поток воздуха при движении. А для случаев, когда машина движется по пробкам (медленно), за радиатором устанавливается вентилятор, дающий принудительный обдув. Таким образом, антифриз, проходя через «соты», охлаждается до температуры 80-90°С, обеспечивающей оптимальную работу двигателя.
Схема системы охлаждения двигателя
В самых первых автомобилях использовалась система охлаждения с естественной конвекцией: нагретый антифриз (тогда применяли простую воду) проходил по своему пути за счет разницы температур: более горячая жидкость имеет меньшую плотность, а более холодная – большую, и за счет этой разницы антифриз свободно тек по системе. Сейчас, с развитием скоростей движения и нагрузок на мотор, увеличивается и потребность в охлаждении, поэтому антифриз циркулирует с помощью насоса, обеспечивающего скорость передвижения по системе. Изменился и радиатор охлаждения двигателя: помимо трубок, на нем появились и ребра (пластинки) для более качественного теплообмена. Но сам принцип остался прежним: горячий антифриз поступает в верхнюю часть радиатора, проходит до низа, остывая по пути, и снова поступает в систему охлаждения.
Виды радиаторов
Радиаторы отличаются методом сборки, материалом корпуса и дополнительных компонентов.
В первых радиаторах компоненты соединялись механическим путем. Такая сборка достаточно дешева по себестоимости: для процесса не нужно ни дорогостоящее оборудование, ни особые технологические мощности. Слабым звеном таких радиаторов были стыки: требовались уплотнительные прокладки, стойкие к антифризу и перепадам температур.
В первых моделях трубки были круглыми в сечении; недорогими, но имеющими недостаточный коэффициент теплоотдачи. В дальнейшем радиаторы стали делаться из овальных (сплющенных) в сечении трубок, которые за счет большей площади намного лучше охлаждали антифриз.
Следующее поколение радиаторов – медные паяные, более дорогие по сравнению со сборными, но при этом более прочные и лучше отдающие тепло. К тому же в сварных радиаторах не нужны прокладки кроме мест соединения металлической части с пластиковым бачком. Еще одним плюсом медных конструкций является возможность их ремонтировать: повреждения можно запаять и использовать радиатор дальше.
В связи с подорожанием меди изготовители стали использовать более дешевый алюминий.
Алюминиевые сварные – цельнометаллические, с применением новейших методов сварки, очень прочные и надежные. Недостаток такого радиатора можно увидеть только по сравнению с медным: все-таки алюминий хуже отдает тепло, но за счет площади охлаждения новые радиаторы вполне справляются с возложенной на них задачей.
В настоящее время практически все выпускаемые радиаторы делаются из алюминия, поскольку цены на медь растут, делая ее нерентабельным материалом. Алюминиевые радиаторы отличаются высокой прочностью, что позволяет ставить их в автомобили с мощными двигателями, но при этом очень сложно ремонтируются: аргонная сварка, необходимая для запаивания пробоин и трещин, может оказаться неэффективной, т.к. у трубок толщина стенок меньше 1 мм.
Схема пластинчатого двухрядного (слева)
и ленточного трехрядного (справа) радиаторов
Конструкция радиатора
Основными элементами радиатора являются бачки и находящиеся между ними соединительные трубки. Бачки радиатора могут располагаться по бокам или сверху и снизу, в зависимости от модели. Антифриз поступает в радиатор сверху и, опускаясь вниз, охлаждается.
Бачки делаются как пластиковыми, так и металлическими. Пластик легче и дешевле, но при повреждении уже не ремонтируются. А металл, хоть имеет более высокую стоимость, при необходимости можно «реанимировать» – заварить или запаять трещину или пробитое отверстие.
Конструкция радиатора: 1. Бачок радиатора. 2. Охладитель жидкости АКПП.
3. Прокладка. 4. Радиатор системы охлаждения. 5. Боковая соединительная скоба.
6. Основание каркаса. 7. Бачок масляного радиатора. 8. Масляный радиатор.
9. Виско-муфта вентилятора. 10. Вентилятор.
Для улучшения теплообмена между трубками располагаются дополнительные элементы – пластины (в старых моделях) или алюминиевые гофрированные полоски-ленты (в современных радиаторах). Именно ленточная конструкция сочетает в себе прочность и хорошую теплоотдачу, так что большинство радиаторов изготавливаются по этой технологии.
Технические требования
Для нормальной работы радиатор должен соответствовать достаточно высоким требованиям:
Дополнительные опции
В зависимости от конструкции, радиатор системы охлаждения может дополняться отдельным отсеком для охлаждения масла АКПП – такая система позволяет эффективно использовать обдув радиатора, выполняя две функции одновременно. В технических характеристиках обычно указано, предназначен радиатор для дополнительного охлаждения трансмиссионного масла, или на АКПП придется устанавливать отдельное охлаждение.
Для автомобилей, в которых установлен кондиционер, нужно подбирать соответствующий радиатор: он будет немного тоньше, а крепления сделаны в расчете на несколько большее расстояние до передней стенки.
От чего зависит эффективность охлаждения?
Система охлаждения сама по себе отлично продумана и не требует дополнительных манипуляций. Термостат отслеживает температуру, распределительный клапан регулирует направление потока охлаждающей жидкости, а расширительный бачок препятствует завоздушиванию системы. Но в жару, да еще и под нагрузкой, двигатель всё равно может перегреться, если охлаждение недостаточно хорошо работает. От чего зависит эффективность?
Повреждения радиатора: причины, профилактика
Признаком поломки радиатора является появление протечек: лужица антифриза под машиной насторожит любого водителя и заставит обратиться за диагностикой. Второй настораживающий звоночек – перегрев двигателя, что чревато дорогостоящим капитальным ремонтом. В этих случаях виновником проблемы может быть не только радиатор, но и другие компоненты системы охлаждения.
Нарушение герметичности радиатора может произойти по нескольким причинам:
Современные алюминиевые радиаторы практически не подлежат ремонту: запайка их обойдется в ту же сумму, что и покупка нового, а значит, ремонт имеет смысл только на редких или очень дорогих моделях. В остальных случаях лучше соблюдать профилактические меры, чтобы радиатор послужил как можно дольше:
Продлеваем жизнь радиатору: промывка снаружи и внутри
Самый простой способ увеличить срок нормальной эксплуатации радиатора – периодически убирать грязь с наружных «сот» и отложения на внутренних стенках полостей.
Для промывки системы охлаждения (с попутной заменой антифриза) необходимо:
Чтобы помыть радиатор снаружи, его необходимо демонтировать. Обычно очистку проводят струей воды (не слишком сильной, чтобы не повредить соты), мягкой щеткой и неагрессивным моющим средством. Удалив «шубу», наросшую на радиаторе, можно в разы улучшить его теплоотдачу, а значит, и эффективность системы в целом.
Если нет уверенности в том, что своими силами удастся снять/поставить радиатор правильно, лучше доверить эту работу мастерам на СТО.
Холодная сварка, горчица и другая домашняя кулинария
Желание сэкономить может стать отличным источником дохода для продавцов всевозможных средств для самостоятельного ремонта. Истории известны случаи, когда самостоятельная починка радиатора принесла ощутимую пользу, но это скорей исключения из правил: на самом деле для ремонта нужна хорошая техника, качественные материалы и, конечно, профессиональные навыки.
При обнаружении протечек радиатора автовладельцы нередко пытаются провести ремонт собственноручно, например, купленной за 50 гривен «холодной сваркой». Есть и более экзотические рецепты: засыпать в систему охлаждения сухую горчицу или табачный порошок, вылить туда сырое яйцо. Теоретически, растительный порошок должен разбухнуть и «заклеить» течь, а яичный белок – свернуться от высокой температуры и послужить своеобразной пробкой. Судя по результатам, такие рецепты активно распространяются теми самыми мастерами, которые затем предлагают услуги по прочистке и ремонту радиаторов. Ведь яичному белку никто не объясняет, где именно ему нужно свернуться, и, помимо запайки, придется делать еще и полную чистку.
Сухая горчица в системе охлаждения
То же касается и покупных герметиков, которые отличаются от домашних рецептов только ценой.
Ремонт подобными средствами, помимо потраченного времени и сил, опасен непредсказуемыми последствиями: многие материалы, используемые в качестве заплаток, не выдерживают высоких температур, и при нагревании до 90-100°С становятся мягкими, после чего постепенно отслаиваются. Кроме того, в месте ремонта остается микротечь, в которой будет образовываться коррозия, а значит, размер отверстия будет постепенно увеличиваться.
Какой радиатор лучше?
Об этот вопрос сломана не одна сотня копий: у каждого автолюбителя свое мнение на этот счет.
В основном выбор идет из медно-латунных и алюминиевых, каждый из которых имеет свои преимущества: медь лучше отдает тепло и подлежит ремонту, а алюминий легче, долговечней и дешевле. Вопрос денег зачастую имеет решающее значение: если алюминиевый радиатор может прослужить 10-12 лет (у медного срок эксплуатации на пару лет меньше), то нет смысла переплачивать за более дорогой материал – многие на одной машине столько не ездят. С другой стороны, экономить на качестве тоже не нужно: китайские радиаторы живут 3-4 года и какому-либо ремонту не подлежат вообще.
Вес радиаторов отличается существенно: около 5 кг алюминиевый против
15 кг медного – значительная разница, особенно для малолитражных автомобилей.
С уверенностью можно сказать: лучше ориентироваться не на материалы изготовления, а на совместимость с автомобилем, качество и репутацию производителя. Все современные радиаторы выполняют свои функции на «отлично», если соблюдать правила эксплуатации.
О том, как выбрать новый радиатор охлаждения двигателя, читайте наш «Гид покупателя».
Точка автозакипания: как выбрать автомобильный радиатор
Радиатор — это устройство для рассеивания в воздухе избыточного тепла — проще говоря, воздушный теплообменник, необходимый для поддержания определённого температурного режима. Радиатор охлаждения двигателя, к примеру, состоит из верхнего и нижнего бачков, а также рабочей части, в которой и происходит охлаждение жидкости. Жидкость, поступающая в радиатор из водяной рубашки двигателя, охлаждается в нём до приемлемой температуры, после чего возвращается в двигатель. Рабочая часть радиатора изготавливается из лёгких металлов, которые имеют хорошую теплопроводность и обеспечивают эффективное охлаждение жидкости.
Как устроен радиатор?
Рабочую часть составляют плоские металлические пластины либо согнутые в гармошку ленты, которые пронизывают полые трубки, соединяющие верхний и нижний бачки. Таким образом, жидкость проходит через рабочую часть множеством потоков, в результате чего увеличивается площадь и интенсивность охлаждения. Патрубки радиатора соединяют бачки непосредственно с водяной рубашкой двигателя, а жидкость в систему охлаждения заливается через горловину, расположенную на верхнем бачке радиатора, либо через расширительный бачок, соединенный с радиатором пароотводящим шлангом. Принцип работы жидкостной системы охлаждения заключается в следующем. Водяной насос обеспечивает систему непрерывной циркуляции жидкости, благодаря чему омываются стенки цилиндров и головки блока, отводя избыточное тепло.
Нагретая жидкость направляется по патрубкам в радиатор, в котором обеспечивается рассеивание тепла в окружающую среду. После этого охлаждённая жидкость возвращается в водяную рубашку охлаждения мотора и цикл повторяется. Как правило, чтобы повысить эффективность работы системы охлаждения, перед радиатором устанавливается вентилятор, который нагнетает воздух на его поверхность и ускоряет процесс теплообмена. Обычно вентилятор имеет электропривод, который запускается автоматически по сигналу датчика температуры охлаждающей жидкости.
Какие бывают радиаторы?
В конструкции автомобиля существует несколько типов радиаторов, отличающихся по назначению:
Кроме того, радиаторы отличаются и по типу конструкции. Существует три основных типа радиаторов:
Занимательная эволюция
Однако как современный автомобиль отличается от архаичной самобеглой коляски, так и нынешние радиаторы претерпели значительную эволюцию, чтобы превратиться в знакомую нам деталь. Mercedes 35 PS, разработанный в 1900 году, стал первым автомобилем с ячеистым радиатором, который Вильгельм Майбах запатентовал ещё в 1897 году. Его прямоугольная решётка, оснащённая 8070 ячейками с квадратным поперечным сечением 6х6 мм, увеличивала приток свежего воздуха и пропускала 9 литров воды. Кстати, 35 PS стал ещё и первым в истории «Мерседесом»: совладелец компании Daimler-Motoren-Gesellschaft Эмиль Еллинек позаимствовал для новой автомобильной марки имя. у собственной дочери. Наверное, история больше не знает случаев, когда отец не придумал имя своей дочке, а наоборот, «воспользовался» им в собственных интересах. Первые радиаторы появились вместе с первыми автомобилями ещё в конце XIX века. До тех пор, пока двигатели обладали небольшой мощностью, тепло при работе мотора рассеивалось в атмосферу непосредственно от двигателя, но растущая мощность заставила инженеров задуматься о более эффективном охлаждении.
Так появились первые радиаторы, которые, по сути, представляли собой змеевик из гнутой тонкостенной медной трубы, а на рубеже XX века его наделили рёбрами для лучшей работы. Но при дальнейшем увеличении мощности двигателей столь простые радиаторы стали неэффективны, в особенности из-за значительного гидравлического сопротивления. Поэтому в 1913 году появился первый образец пластинчатого паяного медно-латунного радиатора. Чуть позже изобрели конструкцию радиатора, в которой воздух проходил сквозь горизонтальные воздушные трубки внутри бачка.
От трубок к сотам
Количество этих трубок со временем увеличивалось и в итоге получился сотовый радиатор, который был широко распространён вплоть до середины 1930-х годов. Впрочем, были у такой конструкции и недостатки. Сотовые радиаторы довольно трудоёмки в производстве, обладают большими габаритами и массой. Непрерывный рост мощности двигателей и сокращение подкапотного пространства заставляли инженеров придумывать более сложные и компактные конструкции. К примеру, на радиаторах появляются латунные донья, в которые запаивают медные трубки, окружённые стальными пластинами.
Вследствие использования стальных пластин трубчато-пластинчатые радиаторы отличались весьма большим весом, слабым теплообменом, низкой вибрационной стойкостью и повышенной склонностью к коррозии. Как результат, вместо стальных пластин такие радиаторы получили медную ленту, что значительно повысило их теплоотдачу. К тому же, трубчато-пластинчатые медно-стальные радиаторы обладали меньшей массой, чем стальные.
Суровый советский алюминий
Сборные алюминиевые радиаторы стали разрабатывать в СССР во время «холодной войны». Медь являлась стратегическим продуктом и конструкторы заменили её алюминием, применяя как паяные, так и сборные конструкции. Первые попытки создания алюминиевых сборных радиаторов были предприняты на Ждановском радиаторном заводе, но оказались не вполне удачными, так как за основу была взята схема с плоскоовальными трубками, которые было тяжело уплотнять на торцах в месте соединения с доньями, из-за чего проект оказался непосильно сложным и дорогим. Вскоре его закрыли, а дальнейшим развитием конструкции стал радиатор из плоскоовальных трубок с закруглёнными концами, что позволило существенно улучшить качество уплотнения.
Тогда советский изобретатель М.С. Курневич решил, что в сборных радиаторах нужно делать трубку круглого сечения на всю длину, но, к сожалению, он ушёл из жизни прежде, чем успел сделать опытный образец. В 1970-х годах появились первые образцы паяных алюминиевых радиаторов, которые, однако, весьма неудовлетворительно справлялись с теплоотдачей, особенно в городском режиме, поэтому вскоре были заменены медно-латунными. Причиной слабой теплоотдачи являлось конструктивное исполнение алюминиевой ленты, шаг которой составлял около восьми миллиметров. Увы, сделать ячейки рабочей части ещё меньше не представлялось возможным из-за ограничений оборудования на производстве радиаторов.
Не такие, как все
Можно сказать, что эволюция автомобильных радиаторов заключалась в повышении их теплоотдачи при уменьшении габаритов и стоимости. Однако при этом история знает несколько довольно интересных экземпляров, которые по тем или иным причинам так и не стали серийными. Таким был, скажем, радиатор для тракторов, на котором крышки бачков фиксировались болтами, что обеспечивало отменную ремонтопригодность. Интересен и «безотходный» алюминиевый радиатор для грузовиков КамАЗ, в котором на охлаждающих трубках с помощью фрезы «ёлочкой» нарезалось оребрение.
Или паяный алюминиевый радиатор отопителя для автобусов ЛиАЗ, который отличался съёмными патрубками в целях унификации. Немецкая компания Porsche еще в 2004 году показала образец алюминиевого сборного радиатора охлаждения с плоскоовальными трубками, у которых площадь контакта воздуха на 30% больше, чем у круглых трубок. Соответственно выше и теплоотдача такого радиатора. И только в 2014 году такие радиаторы были освоены компанией LUZAR в России. Рекордсменом по количеству радиаторов является Bugatti Veyron. В процессе его разработки инженеры столкнулись с необходимостью обеспечить могучему восьмилитровому мотору W16 мощностью 1001 лошадиную силу достойное охлаждение. Ведь уникальный гиперкар должен был не только носиться со скоростью свыше 400 км/ч, но и толкаться в пробках. Получилось это лишь на шестом прототипе, когда количество радиаторов системы охлаждения выросло до. десяти. Для интереса посчитайте количество радиаторов у себя дома — у Bugatti их больше, не так ли? Ничего удивительного: Veyron с его стоимостью в два миллиона долларов стоит явно дороже вашей квартиры. Бывали даже комбинированные радиаторы охлаждения и отопления. При их создании использовались комбинации таких материалов, как медь, латунь, алюминий и сталь. В результате получался сборный радиатор с круглыми алюминиевыми охлаждающими трубками и медными пластинами — согласитесь, довольно экзотическая конструкция.
Ну, так не давать туда антифриз, убрать термостат и будет воздушного охлаждения.
mak210, 23 Мая 09, 19:09
Очень похоже на что, что я рисовал. Правдв вес установки под 40 тонн 
Игорь, 23 Мая 09, 23:49
Кстати, если посмотреть на этот вопрос с другой стороны, когда хозяйка готовит на двух конфорках газовой плиты, эти самые 1,5 киловатта в помещение кухни выделяются. И ничего, хозяйка не плавится.
Всё дело в том, что стандартная вентиляция кухни обеспечивает 3-кратный воздухообмен в помещении. Нагретый воздух сразу поднимается вверх и убегает в вентканал. Так что проблема жары от воздушного охлаждения может появиться только в помещении без вентиляционного канала.
1. При ректификации система сколь угодно находится в состоянии термодинамического равновесия. Температура воды на входе в дефлегматор равна комнатной температуре помещения, где установлен радиатор.
2. При перегонке на 2кВт 40литров браги к концу цикла температура поднимается очень незначительно, не мерял но не больше 5-10С.
3. При перегонке на 3кВт того же количества браги температура входной воды к концу цикла уже не меньше 40С, и СС шпарит горячущщий. Если перегонять надо сразу второй раз, то не менее получаса надо циркуляцию вхолостую крутить, чтобы вода подостыла.
По поводу отопления.
Зимой в помещении, где я вожусь с брагой и т.п. температура 24С. Поддерживается автоматикой. Площадь около 25м2, высота потолка около трех метров. Так вот, когда этот радиатор стоял внутри, то кроме шума вентиляторов была явная избыточность обогрева. И даже автоматическое отключение батареи отопления не спасало от некоторого дискомфорта. Поэтому вся система была вынесена в неотапливаемый подвал с мощной естественной приточно-вытяжной вентиляцией.
Автономное охлаждение с вынесенным воздушным теплообменником снимает все вопросы воды-канализации, поскольку имеет замкнутый контур.
Автономное охлаждение позволяет несложно получить кроме экономии воды еще и стабильные режимы отбора тепла, которые при желании можно жестко контролировать и регулировать. Например, температуру в дефлегматоре.
При использовании фреонового теплового насоса систему можно сделать очень компактной, если в этом есть нужда.
Рассеиваемая мощность радиатора автомобиля
Радиаторы и охлаждение.
Автор:
Опубликовано 28.04.2006
Что же такое радиатор? Я твержу уже третий абзац про него, а толком так ничего и не рассказал! Ладно, смотрим:
Посмотрим на полную схему охлаждения транзистора.
Разобрались? Поехали дальше!
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.
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.
