Функция радиатора — поглощать это тепло, а затем рассеивать его внутри корпуса или за его пределами, чтобы обеспечить нормальную температуру компонентов компьютера. Большинство радиаторов поглощают тепло, контактируя с поверхностью нагревательных компонентов, а затем передают тепло в отдаленные места различными способами, например, через воздух внутри корпуса. Затем корпус передает горячий воздух наружу корпуса, чтобы завершить отвод тепла от компьютера.
Радиаторы в первую очередь обогревают комнату за счет конвекции. Эта конвекция вытягивает холодный воздух из нижней части помещения и, проходя через желоба, воздух нагревается и поднимается вверх. Это круговое движение помогает блокировать холодный воздух из ваших окон и гарантирует, что ваша комната останется поджаренной и теплой.
В автомобилях и мотоциклах с двигателем внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением радиатор соединен с каналами, проходящими через двигатель и головку блока цилиндров, по которым прокачивается жидкость (охлаждающая жидкость). Этой жидкостью может быть вода (в климате, где вода вряд ли замерзнет), но чаще всего это смесь воды и антифриза в пропорциях, соответствующих климату. Сам антифриз обычно представляет собой этиленгликоль или пропиленгликоль (с небольшим количеством ингибитора коррозии).
Типичная автомобильная система охлаждения включает в себя:
· ряд каналов, отлитых в блоке двигателя и головке блока цилиндров, окружающих камеры сгорания с циркулирующей жидкостью для отвода тепла;
· радиатор, состоящий из множества небольших трубок, снабженных сотами ребер для быстрого рассеивания тепла, который принимает и охлаждает горячую жидкость от двигателя;
· водяной насос, обычно центробежного типа, для циркуляции теплоносителя по системе;
· термостат для регулирования температуры путем изменения количества охлаждающей жидкости, поступающей в радиатор;
· вентилятор для подачи прохладного воздуха через радиатор.
В процессе сгорания выделяется большое количество тепла. Если позволить нагреву беспрепятственно увеличиваться, произойдет детонация, и компоненты снаружи двигателя выйдут из строя из-за чрезмерной температуры. Чтобы бороться с этим эффектом, охлаждающая жидкость циркулирует по двигателю, поглощая тепло. Как только охлаждающая жидкость поглощает тепло от двигателя, она продолжает поступать к радиатору. Радиатор передает тепло от охлаждающей жидкости проходящему воздуху.
Радиаторы также используются для охлаждения жидкостей автоматических трансмиссий, хладагента кондиционера, всасываемого воздуха, а иногда и для охлаждения моторного масла или жидкости гидроусилителя рулевого управления. Радиатор обычно устанавливается в таком месте, где к нему поступает поток воздуха от движения автомобиля вперед, например, за передней решеткой. Если двигатели установлены посередине или сзади, радиатор обычно устанавливают за передней решеткой, чтобы обеспечить достаточный поток воздуха, хотя для этого требуются длинные трубы охлаждающей жидкости. В качестве альтернативы радиатор может забирать воздух из потока над верхней частью автомобиля или из боковой решетки. Для длинных транспортных средств, таких как автобусы, боковой поток воздуха чаще всего используется для охлаждения двигателя и трансмиссии, а верхний поток воздуха чаще всего используется для охлаждения кондиционера.
Более ранним методом строительства был сотовый радиатор. Круглые трубки на концах были спрессованы в шестиугольники, затем сложены вместе и спаяны. Поскольку они соприкасались только своими концами, это образовало, по сути, твердый резервуар для воды, через который проходило множество воздушных трубок.[2]
В некоторых старинных автомобилях используются сердечники радиаторов, изготовленные из спиральной трубки, что является менее эффективной, но более простой конструкцией.
Более ранним методом строительства был сотовый радиатор. Круглые трубки на концах были спрессованы в шестиугольники, затем сложены вместе и спаяны. Поскольку они соприкасались только своими концами, это образовало, по сути, твердый резервуар для воды, через который проходило множество воздушных трубок.[2]
В некоторых старинных автомобилях используются сердечники радиаторов, изготовленные из спиральной трубки, что является менее эффективной, но более простой конструкцией.
В радиаторах сначала использовался нисходящий вертикальный поток, обусловленный исключительно термосифонным эффектом. Охлаждающая жидкость нагревается в двигателе, становится менее плотной и поэтому поднимается вверх. По мере того, как радиатор охлаждает жидкость, охлаждающая жидкость становится плотнее и опускается. Этот эффект достаточен для маломощных стационарных двигателей, но недостаточен для всех автомобилей, кроме самых первых. Во всех автомобилях в течение многих лет использовались центробежные насосы для циркуляции охлаждающей жидкости двигателя, поскольку естественная циркуляция имеет очень низкую скорость потока.
Система клапанов или перегородок или того и другого обычно включается для одновременного управления небольшим радиатором внутри автомобиля. Этот небольшой радиатор и связанный с ним вентилятор называются сердечником отопителя и служат для обогрева салона. Как и радиатор, сердечник обогревателя отводит тепло от двигателя. По этой причине автомеханики часто советуют операторам включать обогреватель и устанавливать его на максимальную мощность, если двигатель перегревается, чтобы помочь основному радиатору.
Температура двигателя в современных автомобилях в первую очередь контролируется термостатом с восковыми гранулами — клапаном, который открывается, когда двигатель достигает оптимальной рабочей температуры.
Когда двигатель холодный, термостат закрыт, за исключением небольшого перепускного потока, поэтому термостат испытывает изменения температуры охлаждающей жидкости по мере прогрева двигателя. Охлаждающая жидкость двигателя направляется термостатом на вход циркуляционного насоса и возвращается непосредственно в двигатель, минуя радиатор. Направление циркуляции воды только через двигатель позволяет двигателю максимально быстро достичь оптимальной рабочей температуры, избегая при этом локальных «горячих точек». Как только охлаждающая жидкость достигает температуры активации термостата, он открывается, позволяя воде течь через радиатор, чтобы предотвратить более высокий рост температуры.
Достигнув оптимальной температуры, термостат регулирует поток охлаждающей жидкости двигателя к радиатору, чтобы двигатель продолжал работать при оптимальной температуре. В условиях пиковой нагрузки, например, при медленном подъеме по крутому склону с большой нагрузкой в жаркий день, термостат будет почти полностью открыт, поскольку двигатель будет развивать мощность, близкую к максимальной, в то время как скорость воздушного потока через радиатор будет низкой. (Поскольку радиатор является теплообменником, скорость потока воздуха через радиатор оказывает большое влияние на его способность рассеивать тепло.) И наоборот, при быстром спуске по автостраде в холодную ночь с легким дросселем термостат будет почти закрыт. потому что двигатель производит мало мощности, а радиатор способен рассеивать гораздо больше тепла, чем производит двигатель. Слишком большой поток охлаждающей жидкости в радиатор приведет к переохлаждению двигателя и его работе при температуре ниже оптимальной, что приведет к снижению эффективности использования топлива и увеличению выбросов выхлопных газов. Кроме того, долговечность, надежность и долговечность двигателя иногда подвергаются риску, если какие-либо компоненты (например, подшипники коленчатого вала) спроектированы с учетом теплового расширения для обеспечения соответствия друг другу с правильными зазорами. Еще одним побочным эффектом переохлаждения является снижение производительности обогревателя салона, хотя в типичных случаях он по-прежнему подает воздух со значительно более высокой температурой, чем температура окружающей среды.
Таким образом, термостат постоянно перемещается во всем своем диапазоне, реагируя на изменения рабочей нагрузки, скорости и внешней температуры автомобиля, чтобы поддерживать оптимальную рабочую температуру двигателя.
На старинных автомобилях вы можете встретить термостат сильфонного типа с гофрированными сильфонами, содержащими летучую жидкость, например спирт или ацетон. Эти типы термостатов плохо работают при давлении в системе охлаждения выше примерно 7 фунтов на квадратный дюйм. Современные автомобили обычно работают при давлении около 15 фунтов на квадратный дюйм, что исключает использование термостата сильфонного типа. В двигателях с прямым воздушным охлаждением это не касается термостата сильфона, который управляет заслонкой в воздушных каналах.
На температуру двигателя влияют и другие факторы, в том числе размер радиатора и тип вентилятора радиатора. Размер радиатора (и, следовательно, его охлаждающая способность) выбран таким образом, чтобы он мог поддерживать расчетную температуру двигателя в самых экстремальных условиях, с которыми может столкнуться транспортное средство (например, при подъеме в гору при полной загрузке в жаркий день). .
Скорость потока воздуха через радиатор оказывает большое влияние на тепло, которое он рассеивает. Скорость автомобиля влияет на это примерно пропорционально усилию двигателя, обеспечивая тем самым грубую обратную связь саморегулирования. Если дополнительный вентилятор охлаждения приводится в движение двигателем, он также аналогичным образом отслеживает частоту вращения двигателя.
Вентиляторы с приводом от двигателя часто регулируются муфтой вентилятора от приводного ремня, которая проскальзывает и снижает скорость вращения вентилятора при низких температурах. Это повышает эффективность использования топлива, поскольку не тратится мощность на включение вентилятора без необходимости. На современных автомобилях дальнейшее регулирование скорости охлаждения обеспечивается либо вентиляторами радиатора с регулируемой скоростью, либо с помощью циклических вентиляторов. Электрические вентиляторы управляются термостатическим выключателем или блоком управления двигателем. Электрические вентиляторы также имеют то преимущество, что обеспечивают хороший воздушный поток и охлаждение на низких оборотах двигателя или в неподвижном состоянии, например, при медленном движении.
До разработки вискомуфтовых и электрических вентиляторов двигатели оснащались простыми фиксированными вентиляторами, которые постоянно прогоняли воздух через радиатор. Транспортные средства, конструкция которых требует установки большого радиатора для выполнения тяжелых работ при высоких температурах, такие как коммерческие автомобили и тракторы, часто охлаждаются в холодную погоду при небольших нагрузках, даже при наличии термостата, поскольку большой радиатор и фиксированный Вентилятор вызывал быстрое и значительное падение температуры охлаждающей жидкости, как только открывался термостат. Эту проблему можно решить, установив на радиатор жалюзи (или кожух радиатора), которую можно отрегулировать так, чтобы частично или полностью блокировать поток воздуха через радиатор. В самом простом случае жалюзи представляют собой рулон материала, такого как холст или резина, который разворачивается по длине радиатора, чтобы покрыть нужную часть. Некоторые старые машины, такие как одномоторные истребители S.E.5 и SPAD S.XIII времен Первой мировой войны, имеют ряд жалюзи, которые можно регулировать с сиденья водителя или пилота, чтобы обеспечить определенную степень контроля. Некоторые современные автомобили имеют ряд жалюзи, которые автоматически открываются и закрываются блоком управления двигателем, чтобы обеспечить баланс охлаждения и аэродинамики по мере необходимости.
