В чем преимущество жидкостной системы охлаждения двигателя - Авто мастер
Avtonova37.ru

Авто мастер
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем преимущество жидкостной системы охлаждения двигателя

Система жидкостного охлаждения

Строго говоря, термин «жидкостное охлаждение» не вполне корректен, так как жидкость в системе охлаждения — всего лишь промежуточный теплоноситель, проникающий в толщу стенок блока цилиндров. Роль отводящего агента в системе играет воздух, обдувающий радиатор, поэтому охлаждение современного автомобиля правильней назвать гибридным.

Как лучше всего охлаждать процессоры?

Решения на базе СВО обеспечивают повышенную эффективность охлаждения по сравнению со стандартным кулером для центрального процессора системной платы. Однако на решение, какой тип охлаждения использовать, обычно влияет несколько факторов: цена, совместимость и внешний вид.

Несмотря на то, что жидкостное охлаждение превосходит воздушное в различных сценариях, вам нужно понимать, зачем такая система нужна. Например, нет причин использовать жидкостное охлаждение, если ваш процессор не нагревается выше рекомендуемых норм. Как и нет причин использовать усиленное воздушное охлаждение, если вы даже не играете. Иногда достаточно ограничиться хорошим пассивным охлаждением с лояльным в отношении шумовых характеристик кулером.

Если же вы приняли решение устанавливать СВО, имейте в виду, что существует несколько способов водяного охлаждения ПК, и выбранный вами метод будет зависеть от вашего технического опыта и, конечно, бюджета.

Механизм

Преимущества

Вода недорогая, нетоксичная и доступна на большей части земной поверхности. Жидкостное охлаждение обеспечивает более высокую теплопроводность, чем воздушное охлаждение. Вода имеет необычно высокую удельную теплоемкость среди обычных жидкостей при комнатной температуре и атмосферном давлении, что позволяет эффективно переносить тепло на расстояние с низкими скоростями массопереноса. Охлаждающая вода может быть рециркулирована через систему рециркуляции или использоваться в однопроходной прямоточной системе охлаждения (OTC). Высокая энтальпия испарения воды позволяет использовать эффективное испарительное охлаждение для отвода отработанного тепла в градирнях или прудах-охладителях . Рециркуляционные системы могут быть открытыми, если они основаны на испарительном охлаждении, или закрытыми, если отвод тепла осуществляется в теплообменниках с незначительными потерями на испарение. Теплообменник или конденсатор могут отделять бесконтактную охлаждающую воду от охлаждаемой жидкости , или контактная охлаждающая вода может напрямую попадать на такие предметы, как пильные полотна, где разность фаз позволяет легко разделить. Нормы охраны окружающей среды подчеркивают снижение концентрации отходов в бесконтактной охлаждающей воде.

Недостатки

Вода ускоряет коррозию металлических деталей и является благоприятной средой для биологического роста. Растворенные минералы в природных источниках воды концентрируются за счет испарения, оставляя отложения, называемые отложениями. Охлаждающая вода часто требует добавления химикатов для минимизации коррозии и изоляции отложений накипи и биообрастания.

Вода содержит разное количество примесей от контакта с атмосферой, почвой и емкостями. Промышленные металлы имеют тенденцию превращаться в руды в результате электрохимических реакций коррозии. Вода может ускорить коррозию охлаждаемого оборудования как электрический проводник и растворитель для ионов металлов и кислорода. Реакции коррозии протекают быстрее при повышении температуры. Консервация оборудования в присутствии горячей воды была улучшена за счет добавления ингибиторов коррозии, включая цинк , хроматы и фосфаты . Первые два вызывают опасения по поводу токсичности; и последнее было связано с эвтрофикацией . Остаточные концентрации биоцидов и ингибиторов коррозии представляют потенциальную опасность для безрецептурного отпуска и продувки из открытых систем рециркуляции охлаждающей воды. За исключением машин с коротким расчетным сроком службы, закрытые системы рециркуляции требуют периодической обработки или замены охлаждающей воды, что вызывает аналогичную озабоченность по поводу окончательной утилизации охлаждающей воды, содержащей химические вещества, используемой с учетом требований экологической безопасности закрытой системы.

Биообрастание происходит потому, что вода является благоприятной средой для многих форм жизни. Характеристики потока рециркуляционных систем охлаждающей воды способствуют заселению сидячими организмами с целью использования циркулирующего источника пищи, кислорода и питательных веществ. Температура может стать достаточно высокой, чтобы поддерживать теплолюбивое население. Биообрастание поверхностей теплообмена может снизить скорость теплопередачи системы охлаждения; биообрастание градирен может изменить распределение потока, чтобы снизить скорость испарительного охлаждения. Биообрастание может также создавать разную концентрацию кислорода, увеличивая скорость коррозии. Безрецептурные и открытые рециркуляционные системы наиболее подвержены биообрастанию. Биообрастание может подавляться временными изменениями среды обитания. Температурные перепады могут препятствовать созданию термофильных популяций в периодически эксплуатируемых учреждениях; а преднамеренные краткосрочные скачки температуры могут периодически убивать менее устойчивые группы населения. Биоциды обычно использовались для борьбы с биообрастанием там, где требуется устойчивая работа предприятия.

Хлор может быть добавлен в форме гипохлорита для уменьшения биообрастания в системах охлаждающей воды, но позже он восстанавливается до хлорида, чтобы минимизировать токсичность продувочной воды или воды без рецепта, возвращаемой в естественную водную среду. Гипохлорит становится все более разрушительным для деревянных градирен по мере увеличения pH. Хлорированные фенолы использовались в качестве биоцидов или выщелачивались из консервированной древесины в градирнях. И гипохлорит, и пентахлорфенол обладают сниженной эффективностью при значениях pH выше 8. Неокисляющие биоциды может быть труднее детоксикации перед выпуском продувочной или безрецептурной воды в естественную водную среду.

Читать еще:  Вакумник на ваз 2115 как влияет на работу двигателя

Концентрации полифосфатов или фосфонатов с цинком и хроматами или аналогичными соединениями поддерживаются в системах охлаждения для поддержания чистоты теплообменных поверхностей, поэтому пленка гамма-оксида железа и фосфата цинка может ингибировать коррозию путем пассивирования точек анодной и катодной реакции. Они увеличивают соленость и общее количество растворенных твердых веществ, а соединения фосфора могут обеспечивать ограничивающие важные питательные вещества для роста водорослей, способствуя биообрастанию системы охлаждения или эвтрофикации естественной водной среды, получающей продувочную или безрецептурную воду. Хроматы уменьшают биообрастание в дополнение к эффективному ингибированию коррозии в системе охлаждающей воды, но остаточная токсичность продувочной или безрецептурной воды способствует снижению концентраций хроматов и использованию менее гибких ингибиторов коррозии. Продувка может также содержать хром, выщелоченный из градирен, построенных из древесины, консервированной хромированным арсенатом меди .

Общее количество растворенных твердых веществ или TDS (иногда называемое фильтруемым остатком) измеряется как масса остатка, остающегося после испарения измеренного объема отфильтрованной воды . Соленость измеряет изменения плотности или проводимости воды, вызванные растворенными веществами. Вероятность образования накипи увеличивается с увеличением общего количества растворенных твердых веществ. Твердые вещества, обычно связанные с образованием накипи, представляют собой карбонат и сульфат кальция и магния . Скорость коррозии первоначально увеличивается с увеличением солености в ответ на увеличение электропроводности, но затем уменьшается после достижения пика, поскольку более высокие уровни солености снижают уровни растворенного кислорода.

Некоторые грунтовые воды содержат очень мало кислорода при перекачивании из колодцев, но большинство природных источников воды содержат растворенный кислород. Коррозия увеличивается с увеличением концентрации кислорода. Растворенный кислород приближается к уровню насыщения в градирнях. Растворенный кислород желателен при продувке или возвращении безрецептурной воды в естественную водную среду.

Вода ионизируется на катионы гидроксония (H 3 O + ) и анионы гидроксида (OH — ) . Концентрация ионизированного водорода (в виде протонированной воды) в системе охлаждающей воды выражается как pH . Низкие значения pH увеличивают скорость коррозии, а высокие значения pH способствуют образованию накипи. Амфотеризм необычен среди металлов, используемых в системах водяного охлаждения, но скорость коррозии алюминия увеличивается при значениях pH выше 9. Гальваническая коррозия может быть серьезной в водных системах с медными и алюминиевыми компонентами. Кислота может быть добавлена ​​в системы охлаждающей воды для предотвращения образования накипи, если снижение pH компенсирует повышенную соленость и растворенные твердые частицы.

Система охлаждения двигателя

Детали двигателя внутреннего сгорания в процессе работы подвергаются воздействию очень высоких температур, и без отвода излишнего тепла его функционирование невозможно. Основным назначением системы охлаждения двигателя является охлаждение деталей работающего двигателя. Следующей по важности функцией системы охлаждения является нагрев воздуха в салоне. В двигателях с турбонаддувом система охлаждения снижает температуру нагнетаемого в цилиндры воздуха, в автомобилях с АКПП охлаждает рабочую жидкость в коробке передач. В некоторых моделях автомобилей для дополнительного охлаждения масла в системе смазки двигателя устанавливается масляный радиатор.

Система охолаждения двигателя

Системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания подразделяются на два основных типа:

  1. жидкостную;
  2. воздушную.

Каждая из этих систем имеет свои достоинства и недостатки.

Воздушная система охлаждения

Воздушная система охлаждения имеет следующие преимущества : простота конструкции и обслуживания, меньший вес двигателя, пониженные требования к температурным колебаниям окружающей среды. Недостатками двигателей с воздушным охлаждением являются большая потеря мощности на приводе охлаждающего вентилятора, шумная работа, чрезмерная тепловая нагрузка на отдельные узлы, отсутствие конструктивной возможности организации цилиндров по блочному принципу, сложности с последующим использованием отводимого тепла, в частности – для обогрева салона.

В современных двигателях автомобилей система воздушного охлаждения встречается довольно редко, и основное распространение получила система жидкостного охлаждения закрытого типа.

Устройство и схема жидкостной (водяной) системы охлаждения двигателя

Система жидкостного охлаждения позволяет равномерно забирать тепло у всех узлов двигателя, независимо от тепловых нагрузок. Двигатель водяного охлаждения является менее шумным относительно двигателя с воздушным охлаждением, менее склонен к детонации, быстрее разогревается при запуске.

Основными элементами системы жидкостного охлаждения двигателя как бензинового, так и дизельного являются:

  1. «водяная рубашка» двигателя;
  2. радиатор системы охлаждения;
  3. вентилятор;
  4. центробежный насос (помпа);
  5. термостат;
  6. расширительный бачок;
  7. радиатор отопителя;
  8. элементы управления.

  1. Водяная рубашка» представляет собой сообщающиеся полости между двойными стенками двигателя в местах, откуда необходим отвод избыточного тепла посредством циркуляции охлаждающей жидкости.
  2. Радиатор системы охлаждения служит для отдачи тепла в окружающую среду. Радиатор выполняется из большого количества изогнутых (в настоящее время чаще всего алюминиевых) трубок, имеющих дополнительные ребра для повышения теплоотдачи.
  3. Вентилятор предназначен для усиления потока набегающего воздуха на радиатор системы охлаждения (работает в сторону двигателя) и включается посредством электромагнитной (иногда – гидравлической) муфты от сигнала датчика при превышении порогового значения температуры охлаждающей жидкости. Вентиляторы охлаждения с постоянным приводом от двигателя встречаются в настоящее время довольно редко.
  4. Центробежный насос (помпа) служит для обеспечения бесперебойной циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения работающего двигателя. Привод помпы от двигателя осуществляется механическим путем: ремнем, реже — шестернями. Некоторые двигатели, такие как: двигатели с турбонаддувом, непосредственным впрыском топлива, могут оснащаться двухконтурной системой охлаждения — дополнительной помпой для указанных агрегатов, подключаемой по команде с электронного блока управления двигателем при достижении порогового значения температур.
  5. Термостат – прибор, представляющий собой биметаллический, реже — электронный клапан, установленный между «рубашкой» двигателя и входным патрубком радиатора охлаждения. Назначение термостата – обеспечение оптимальной температуры охлаждающей жидкости в системе. При холодном двигателе термостат закрыт, и циркуляция охлаждающей жидкости происходит «по малому кругу» — внутри двигателя, минуя радиатор. При увеличении температуры жидкости до рабочего значения термостат открывается, и система начинает работать в режиме максимальной эффективности.
  6. Системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания в большинстве своем представляют собой системы закрытого типа, а потому в их состав включается расширительный бачок , компенсирующий изменение объема жидкости в системе при изменении температуры. Через расширительный бачок обычно и заливается охлаждающая жидкость в систему.
  7. Радиатор отопителя – это, по сути, радиатор системы охлаждения, уменьшенный в размерах и установленный в салоне автомобиля. Если радиатор системы охлаждения отдает тепло в окружающую среду, то радиатор отопителя – непосредственно в салон. Для достижения максимальной эффективности отопителя забор рабочей жидкости для него из системы осуществляется в самом «горячем» месте — непосредственно на выходе из «рубашки» двигателя.
  8. Основным элементом в цепи устройств управления системой охлаждения является температурный датчик . Сигналы с него поступают на контрольный прибор в салоне автомобиля, электронный блок управления (ЭБУ) с настроенным соответствующим образом программным обеспечением и, через него — на иные исполнительные устройства. Список этих исполнительных устройств, расширяющих стандартные возможности типовой системы жидкостного охлаждения достаточно широк: от управления вентилятором, до реле дополнительной помпы в двигателях с турбонаддувом или непосредственным впрыском топлива, режимом работы вентилятора двигателя после остановки, и так далее.
Читать еще:  Генератор газ 3110 406 двигатель как подключить

Принцип работы системы охлаждения

Здесь дана только общая, упрощенная схема работы системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Система охлаждения двигателя

Современные системы управления двигателем на самом деле учитывают множество параметров, как то: температуру рабочей жидкости в системе охлаждения, температуру масла, температуру за бортом и прочее, и уже на основе собранных данных реализуют оптимальный алгоритм включения в работу тех или иных устройств.

Основные элементы системы охлаждения

Радиатор


Рисунок 4.33 Радиатор.

Представляет собой набор тонких трубок, на которые нанизаны тонкие пластины для увеличения площади поверхности, предназначенной для отвода тепла. Вся работа радиатора заключается в том, чтобы охлаждать жидкость, которая циркулирует в его трубках.

На рисунке 4.34 приведен пример участка радиатора с различными вариантами исполнения.


Рисунок 4.34 Варианты исполнения радиатора системы охлаждения.

На верхней и нижней частях радиатора могут быть бачки, к которым подсоединены верхний и нижний патрубки системы охлаждения соответственно. Если есть бачки, то в верхнем, обычно расположена горловина для заливания охлаждающей жидкости. Если бачков нет, то горловина располагается прямо на радиаторе.

Для лучшего охлаждения жидкости трубки делают плоскими и располагают рядами в шахматном порядке. Поперек трубок установлены в большом количестве тонкие латунные пластины, называемые охлаждающими ребрами, которые увеличивают поверхность охлаждения сердцевины и способствуют более интенсивной отдаче тепла от воды воздуху, проходящему через сердцевину.

В системе охлаждения закрытого типа горловину радиатора плотно закрывают специальной пробкой с двойным паровоздушным клапаном (смотрите рисунок 4.35). Воздушный клапан пробки нагружен слабой пружиной и пропускает внутрь радиатора атмосферный воздух, устраняя возможность возникновения в бачке радиатора разрежения, появляющегося при конденсации паров воды. Паровой клапан нагружен более сильной пружиной и открывается для выпуска пара только тогда, когда давление в радиаторе превышает атмосферное и доходит до 1,28—1,38 кг/см2.


Рисунок 4.35 Крышка радиатора.

Водяной насос

Водяной насос (он же помпа) заставляет охлаждающую жидкость циркулировать по системе. Тип насоса – центробежный. Вращается насос при помощи приводного ремня, установленного на шкив коленчатого вала.

Насос представляет собой довольно простую конструкцию: вал, на одном конце которого установлена крыльчатка (показана на рисунке 4.36), а на втором – шкив для приводного ремня. Вал опирается на подшипник, установленный в крышке помпы. Зачастую корпусом для насоса служит полость или прилив в блоке цилиндров. Вода по подводящему патрубку поступает внутрь корпуса и подводится к центру вращающейся крыльчатки. При этом вода увлекается крыльчаткой, приобретает вращательное движение, под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса и через выходной канал под напором поступает в водяную рубашку двигателя.


Рисунок 4.36 Водяной насос. Крыльчатка.

Вентилятор

В былые времена вентилятор устанавливался на одной оси с валом водяного насоса, жестко крепился к приводному шкиву и гнал воздух для дополнительного охлаждения радиатора постоянно, пока работал двигатель, так как привод был от коленчатого вала. Летом это, может, и хорошо, а вот зимой, когда температуры окружающего воздуха и так достаточно для охлаждения, дополнительное охлаждение не на пользу. Так же при движении на автомобиле летом, когда часто приходится стоять в пробках, а двигателю работать на низких оборотах, охлаждение будет недостаточное ввиду отсутствия нормального потока воздуха от вентилятора.

Читать еще:  Хундай гранд старекс такое масло в двигатель заливать

Примечание
Здесь стоит отметить важность определенного (довольно узкого) диапазона рабочей температуры двигателя вне зависимости от времени года или нагрузки при работе. Как вывод: перегрев плохо, но и переохлаждение далеко не на пользу.

Но прогресс не стоял и не стоит на месте, потому, поняв, что в постоянно «включенном» вентиляторе пользы ни зимой, ни летом нет, решили установить вентилятор с электромотором, который включается по команде датчика температуры. Удобно – автомобиль быстро прогревается, а при достижении определенной температуры, начинает работать электровентилятор. В современных автомобилях у электровентилятора еще и два режима работы: быстрый и медленный. Управляет этим электроника.

Но есть и еще один способ заставить без электроники работать вентилятор в заданных режимах работы – установить вяскостную муфту. Эта муфта приводится во вращения ремнем от шкива коленчатого вала. Вентилятор «сидит» на оси и при отсутствии надобности в нем не вращается. Как только возникает необходимость в охлаждении, муфта срабатывает и вентилятор начинает вращаться, как бы соединяясь через приводной ремень с коленчатым валом.

Термостат

Термостат — это клапан, установленный в корпус, который открывается при прогреве охлаждающей жидкости до нормальной рабочей температуры. Пример устройства и работы термостата приведен на рисунке 4.37. Система охлаждения двигателя устроена так, что имеет два круга обращения – малый и большой. Когда клапан термостата закрыт, охлаждающая жидкость при помощи водяного насоса циркулирует только в пределах головки и блока цилиндров, таким образом она быстро прогревается (малый круг). По мере прогрева охлаждающей жидкости, в частности, и двигателя в целом, начинает открываться клапан термостата, пуская охлаждающую жидкость циркулировать через радиатор – большой круг.

Примечание
При чрезмерном перегреве охлаждающей жидкости мощность двигателя и его экономичность снижаются. Если же охлаждающая жидкость, а следовательно, и двигатель, не прогреваются, то увеличивается конденсация топлива, вызывающая смывание смазки со стенок цилиндров и разжижение ее в картере, а также возрастают тепловые потери, что ведет к снижению мощности двигателя и увеличению расхода топлива.


Рисунок 4.37 Работа термостата.

Можно ли смешивать различные антифризы?

Существует три типа охлаждающих жидкостей, и их смешивание может привести к дорогостоящим проблемам. Все они делают одно и то же — остаются в жидком состоянии при экстремально низких температурах, сопротивляются кипению при более высоких температурах, смазывают движущиеся части и противостоят коррозии. И хотя традиционный этилен-гликолевый теплоноситель по-прежнему имеет зеленый цвет, два других типа антифриза (технология с использованием органической кислоты) и гибридный — различаются по оттенку от розовато-оранжевого до красновато-фиолетового.

Смешивание зеленого с любым другим антифризом может вызвать химические реакции, приводящие к накоплению осадка, который может ограничить поток охлаждающей жидкости, а это приведет к перегреванию двигателя. При этом старые двигатели, которые все еще используют большое количество латуни в конструкции радиатора и сердечника нагревателя, выигрывают от использования зеленой охлаждающей жидкости, в то время как более новым автомобилям с достаточным количеством алюминиевых деталей требуется защита от коррозии, присутствующая в смесях OAT или HOAT.

Как и чем промывать систему охлаждения автомобили и как часто это нужно делать

Все производители рекомендую менять тосол или антифриз раз в 5 лет. Это связано с химическим составом «охлаждайки». При постоянном нагреве и остывании она постепенно меняет свой состав. Как и любая другая жидкость она имеет свой срок службы.

Замена охлаждающей жидкости производится при каждой смене деталей системы охлаждения двигателя. А промывку нужно производить в случае:

  • Если приходилось доливать ОЖ неизвестного производителя или марки, отличающейся от той, которая залита в авто
  • При перегреве двигателя
  • Если заливалась или доливалась вода
  • При случайном смешивании тосола и антифриза (это разные жидкости, как по составу, так и по характеристикам).
  • Если в систему охлаждения попало масло

Для промывки системы применяются специализированные промывочные средства. Но их стоимость может быть высокой для некоторых автовладельцев. Некоторые для этих целей используют лимонную кислоту или Кока-Кола. Эти два ингредиента легко разъедают накипь в трубках радиатора и выводят ее. Можно промыть водой, но удалить накипь ей не получится. Подробная инструкция с рекомендациями, как правильно промывать систему охлаждения читайте в другой статье.

Видео по теме:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector