Радиатор охлаждения двигателя, основы и принцип работы

Оглавление

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

Можно ли смешивать разные виды антифриза

Смешивать две ОЖ рекомендуется только в чрезвычайных ситуациях, когда уровень жидкости в системе охлаждения находится ниже нормативного. В этом случае допускается также разбавлять состав водой.

Кстати, с химической точки зрения это более безопасно, так как в воде отсутствуют присадки. При этом рекомендуется как можно быстрее произвести замену смешанного антифриза на новый с полной промывкой системы.

Если же возникла необходимость в смешивании различных составов, то следует ориентироваться не на цвет антифриза, а на его химический состав. Входящие в рецептуру присадки разных жидкостей способны взаимодействовать друг с другом.

Только в случае подбора двух продуктов с одинаковым составом риск образования опасного для системы охлаждения силового агрегата осадка минимален.

Некоторые виды охлаждающей жидкости все же допускается смешивать. Для наглядности предлагается таблица.

Эти данные предоставляет концерн Volkswagen для охлаждающих жидкостей, имеющих от него допуск.

Важно! Антифризы, имеющие идентичный состав, могут быть окрашены в разные цвета. Резюмируя сказанное, можно сделать вывод, что более безопасным для автомобиля будет не доливка нового антифриза, так как результат от взаимодействия компонентов двух жидкостей непредсказуем, а полная смена охлаждающей жидкости

Резюмируя сказанное, можно сделать вывод, что более безопасным для автомобиля будет не доливка нового антифриза, так как результат от взаимодействия компонентов двух жидкостей непредсказуем, а полная смена охлаждающей жидкости.

При этом после удаления старого антифриза систему охлаждения необходимо промыть дистиллированной водой и убедиться, что оттуда вытекает чистая (не окрашенная) вода. Только после этого можно проводить заливку нового антифриза.

Конвекционные радиаторы [ править | править код ]

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.

Когда нужна чистка

Решетка радиатора во время движения автомобиля принимает на себя всю пыль и грязь, которая встречается на пути, и забивает соты. В машине можно обнаружить несколько разных радиаторов: основной для охлаждения двигателя, для автоматической коробки, кондиционера. Иногда радиаторы устанавливают для гидроусилителя руля.

Основной радиатор расположен ближе к двигателю, поэтому он хуже обдувается воздушным потоком. Остальные теплообменники в процессе работы только частично снижают эффективность. А охлаждение мотора может доставить автовладельцу немало хлопот и даже привести к капитальному ремонту силового агрегата.

Теплообменники засоряются как снаружи, так и внутри. В их полостях накапливаются отложения, продукты коррозии и окисления деталей из алюминиевых сплавов. Промывку таких узлов пеной и другими средствами рекомендуется совмещать с заменой антифриза. Сроки этой процедуры у разных автомобилей отличаются. Но, по опыту владения авто, при пробеге 90 тысяч км обновление охлаждающей жидкости необходимо.

Эффективность работы двигателя зависит от времени года и температуры внешней среды. Плановая мойка и чистка радиатора мотора обычно проводятся в весенний период. Перед жарким сезоном необходимо удалить внутри системы охлаждения все посторонние частицы и грязь, так как летом тепловой режим двигателя особенно важен.

Перед тем, как начинать мойку радиатора, нужно убедиться, что пришло время заниматься этой работой. Для этого необходимо провести простую проверку, которую может выполнить любой водитель.

Признаки забитого радиатора

Если внимательно следить за работой двигателя и системами автомобиля, то легко обнаружить признаки того, что радиатор пора чистить.

Вентилятор охлаждения стал часто срабатывать как на холостом ходу, так и во время езды.
Двигатель быстро набирает температуру, а антифриз закипает и выбрасывается из расширительного бачка.
Верхние патрубки и шланги радиатора горячие, а нижние долгое время остаются холодными.
Отопитель салона или кондиционер работают с недостаточной эффективностью.
На панели приборов загорается лампочка аварийного перегрева.

Но перечисленные признаки могут свидетельствовать и о других неисправностях:

в системе охлаждения воздушная пробка;
сбилась настройка зажигания;
неисправен термостат;
прогорела или пробита прокладка головки блока цилиндров.

Учитывая сложность в диагностике и выявлении причин неисправностей, необходимо более тщательно подходить к этому вопросу.

Даже если Вы не нашли причину перегрева мотора, то чистка радиатора не помешает. Тем более, когда налицо все признаки его загрязнения:

Антифриз в расширительном бачке потемнел, появились частицы коррозии, цвет стал мутным.
На радиаторе снаружи грязь, мусор, соты забиты насекомыми.

Если никаких признаков не выявлено, но есть сбои в работе системы охлаждения, рекомендуется обратиться в автосервис.

Устройство и работа радиатора

Ни один двигатель внутреннего сгорания не обходится без системы охлаждения. Она не позволяет перегреть мотор во время эксплуатации автомобиля. На современных автомобилях наибольшее распространение получила жидкостная система охлаждения. Среди ее преимуществ – эффективное и равномерное охлаждение двигателя, уменьшение шумности работы.

Автомобильный радиатор

Одним из важнейших элементов данной конструкции является радиатор. Его задача – эффективно охлаждать жидкость, отводя при этом тепло в окружающую среду. Некое подобие современного радиатора устанавливалось даже на самых ранних автомобилях с ДВС.

Радиатор охлаждения двигателя, как правило, состоит из верхнего и нижнего бачков, сердцевины, где происходит непосредственно охлаждение жидкости, и деталей крепления. Жидкость, поступающая в радиатор из водяной рубашки двигателя, охлаждается в нем до требуемой температуры, после чего снова возвращается к двигателю. Корпус бачков и сердцевина радиатора изготавливаются из легких металлов, таких как латунь или алюминий. Благодаря их хорошей теплопроводности обеспечивается эффективное охлаждение жидкости.

Сердцевину радиатора составляют плоские металлические пластины, которые вертикально пронизывают полые трубки, соединяющие верхний и нижний бачки. Таким образом, жидкость через сердцевину проходит множеством потоков, в результате чего увеличивается площадь и интенсивность охлаждения.

Схема радиатора

Патрубки радиатора соединяют бачки с водяной рубашкой двигателя. В нижнем бачке имеется краник, который предназначен для слива жидкости. Такой же краник установлен и на двигателе. Жидкость в систему охлаждения заливается через горловину, расположенную на верхнем бачке радиатора.

В системах охлаждения, которые имеют современные автомобили, учитывается множество параметров, таких как температура двигателя, масла, охлаждающей жидкости, окружающей среды и т. д.

Действие жидкостной системы охлаждения состоит в следующем. Насос постоянно и непрерывно обеспечивает циркуляцию жидкости. Благодаря этому омываются стенки цилиндров и головки блока, от них отводится тепло. Нагретая жидкость направляется по патрубкам в радиатор, где обеспечивается отвод теплоты в окружающую среду. После этого охлажденная жидкость возвращается в рубашку охлаждения двигателя и цикл повторяется.

Чтобы повысить эффективность работы всей системы охлаждения, дополнительно перед двигателем устанавливается вентилятор, который нагнетает воздух на поверхность радиатора. В результате процесс теплообмена сильно ускоряется.

В подавляющем большинстве на автомобили устанавливается вентилятор радиатора с электроприводом, который запускается автоматически благодаря управляющему датчику, когда температура охлаждающей жидкости становится слишком высокой. Вентилятор вместе с радиатором охлаждения устанавливаются перед двигателем.

Последствия перегрева двигателя

Одно из последствий перегрева двигателя — прогар поршня

Для предотвращения перегрева двигателя необходимо следить за показаниями датчика температуры, а также поддерживать систему охлаждения в чистоте и исправном состоянии.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Зачем нужен датчик температуры охлаждающей жидкости?
Что такое компрессия двигателя и как ее измерять?
Срок службы аккумулятора автомобиля — что влияет и как продлить

Классификация по материалу изготовления

Радиаторы должны служить длительно и выдерживать различные агрессивные воздействия. В многоэтажном доме условия эксплуатации не совсем подходящие, т. к. теплоноситель не отличается качеством. В квартире не ставятся приборы из алюминия, т.к. радиатор работает на износ и быстро выйдет из строя.

Производители заботятся о порче внутренностей и защищают поверхность полимерами, но такие варианты стоят дорого и не всегда востребованы. Биметаллические и стальные установки меньше разрушаются от коррозии. Для централизованного отопления от городской ветки подходят чугунные батареи.

Чугун

Чугунные радиаторы долго греются, но длительно отдают тепло и удерживают его

Тяжелый радиатор состоит из секций, отличается мощной теплопередачей. Прибор переносит загрязнение энергоносителя, но на внутренностях скапливается известковый налет и накипь. Установки работают долгое время, иногда их снимают, разбирают и прочищают под давлением, чтобы вернуть изначальную теплоотдачу.

Одновременно с чисткой меняются межсекционные прокладки, которые со временем выходят из строя. Чугунные батареи имеют устаревший дизайн и не ставятся в замкнутых автоматических отопительных системах. В квартирах, которые обогреваются от центральной ветки, такие батареи выдерживают изменение давления и гидравлический удар.

Алюминий

Алюминиевый радиатор в системе отопления эффективно отдает энергию и обладает большой площадью из-за внушительного числа ребер. Выпускаются приборы, выдерживающие давление в системе около 12 атм., а напор при опрессовке – на уровне 18 атм.

Варианты устройства алюминиевого радиатора отопления в разрезе:

цельные конструкции с литыми секциями;
экструдированный тип с элементами, соединенными механически;
комбинированные варианты.

Биметалл

Биметаллические и алюминиевые радиаторы не отличаются внешне, но есть разница в технических показателях

Биметаллические установки отличаются повышенным качеством. Назначение и устройство радиатора позволяет прибору работать в условиях высокого давления и при опасности гидроударов.

Батареи выпускаются секционные или литые, бывают двух видов:

из алюминия и стали;
из алюминия и меди.

В биметаллических приборах контакт воды с алюминием не предусмотрен. При такой конструкции улучшается теплопроводность, снижается вес и увеличивается прочность. Радиаторы из двух металлов выдерживают давление до 100 атм., коррозии не наблюдается.

Принцип работы: конвекция vs. излучение

Принцип работы радиатора отопления является крайне простым. Вода, которая уже нагрета до необходимой температуры, из котла идет в помещение при помощи труб. Затем она попадает в отопительные приборы, которые и нагревают воздух в помещениях вашего дома.

Конвективный радиатор отопления

Стоит отметить, что если тепло передается конвекционным способом – это ускоренный нагрев воздуха, который протекает через поверхность обогрева, то такой прибор отопления будет носить название конвектора. Если же тепло передается излучением, то есть, нагревание окружающего воздуха производится поверхностью, которая имеет повышенную температуру и теплоемкость, то это будет радиатор.

Рассматривая то, как устроена батарея отопления, стоит отметить, что для того чтобы быстро прогреть помещение, больше подойдет конвектор. Однако такая батарея отопления в разрезе имеет один недостаток – вследствие прохождения активной конвекции в воздух идет много пыли, что не самым лучшим образом будет сказываться на здоровье присутствующих людей. Именно поэтому конвекторные батареи применяются только там, где проблемные места отопительной системы. К примеру, для создания воздушной завесы в помещении с большой площадью остекления, там, где обычные приборы не смогут поместиться по размерам.

В независимости от того, какая температура в батареях отопления, они будут отдавать примерно 60 процентов тепла излучением теплоэнергии, остальная же часть будет отдаваться конвективным способом. Так, достигается минимум конвекции горячего воздуха и хорошо греются те объекты, которые находятся в помещении. В этом плане можно отметить, что то, как работает батарея отопления, подобно системе теплый пол.

Конвекторы или «внутрипольные» радиаторы отопления

https://youtube.com/watch?v=PV-XzYZIOQw

Симптомы неисправности

В большинстве случаев печка заявляет о собственной дилемме с началом холодов. Большая часть водителей на летний период перекрывают кран отопителя, прекращая поступление в радиатор охлаждающей воды. С снижением температуры обладатели авто начинают интенсивно использовать печку, и часто сталкиваются с возникновением мокроватых пятен непонятного происхождения на ковролине под бардачком со стороны фронтального пассажира. Это 1-ый признак того, что радиатор печки потек.

Время от времени случается и так, что зрительно течь найти нельзя. Охлаждающая жидкость может просто подтекать в корпус отопителя

, а уже оттуда, испаряясь под действием теплого воздуха, попадает в салон через дефлекторы системы вентиляции и отопления.

И в том и в другом случае в салоне будет держаться специфичный запах, присущий тосолу либо антифризу. Не считая этого, утечка охлаждающей воды в салон автомобиля может сопровождаться образованием белоснежного маслянистого налета на внутренней стороне ветрового стекла.

При проявлении перечисленных признаков будет нужно подмена радиатора печки ВАЗ-2109, но перед этим следует убедиться, что потек конкретно он, а не кран отопителя.

Виды терморегуляторов, чем отличаются

Встречаются изделия с покрытием и без такового. Используется хром и никель. Причем не всегда можно просто установить такой элементы системы с учетом внешних характеристик, когда важен дизайн. Первоочередной задачей является выбор конструкции терморегулятора.

Материал

из бронзы;

Термоголовки на радиаторы из бронзы

латунные;

Терморегулятор из латуни

стальные (нержавеющая сталь).

Термоголовка из нержавеющей стали

Каждый из вариантов имеет плюсы и минусы. Например, последний отличается прочностью, надежностью, стойкостью к коррозии. Преимуществом изделия считается химическая инертность – при контакте с разными веществами не теряет свойства. Найти в продаже такие терморегуляторы непросто, т. к. их цена достаточно высокая. Более доступные: бронзовые и латунные изделия. Их отличает наличие покрытия. По прочности уступают нержавеющей стали. Но отличаются хорошими свойствами: легко переносят воздействие умеренных нагрузок, служат долго. Состав сплава может быть разным, поэтому необходимо тщательно проверять характеристики клапана.

Конфигурация

Рассматривают варианты:

прямые терморегуляторы – отличаются классической формой, соединяют 2 участка системы отопления по прямой;
угловые – позволяют установить терморегулятор на участок сложной конфигурации;
в составе гарнитуры.

Прямая и угловая конфигурация терморегулятора

Последний из вариантов отличается сложностью исполнения. Он является частью гарнитуры. Предназначается подобная конструкция для двухтрубной централизованной системы отопления. Подключается с одной стороны к первой трубе, а с другой – ко второй. Гарнитура стоит дороже аналогов, но и возможности у нее намного больше. Так, можно установить термоклапан на трубы, которые выходят из пола. При этом не требуется сложная разводка.

Устройство и принцип работы крышки расширительного бачка

Чтобы при работающем двигателе в СОД создалось необходимое давление, устройство крышки обеспечивает плотное герметичное закрывание бачка. Для сброса избыточного давления предусмотрен предохранительный клапан. Он срабатывает (открывается), только когда давление внутри СОД станет 1,1–1,5 кгс/см2 (зависит от конструкции крышки и ее производителя).

Пока оно ниже, клапан закрыт, а сразу после стравливания избыточного давления до величины, которая меньше указанной выше – частичного выпуска сжатого в бачке воздуха – он закрывается. В крышке стоит еще 1 клапан – впускной, его еще называют вакуумным. Его назначение прямо противоположное предохранительному. Впускной клапан служит для забора (всасывания) воздуха в СОД. Дело в том, что после остановки двигателя он, как известно, начинает остывать. Падает температура и у ОЖ.

Впускной клапан крышки

При этом она уменьшается в объеме, что сопровождается снижением давления внутри СОД. ОЖ, поступившая в бачок, при собственном нагреве начинает уходить обратно в систему, освобождая место для оставшегося в расширительной емкости воздуха и переставая на него давить. Затем наступает момент, когда давление в СОД сравнивается с внешним атмосферным. Если при этом у ОЖ температура окажется выше, чем во внешней среде, то она, продолжая остывать, будет дальше уменьшаться в объеме.

Это приведет к тому, что давление в СОД станет ниже атмосферного, то есть к разряжению, вакуумному эффекту. Наружный воздух станет оказывать давление на элементы системы и будет при этом стремиться занять ее внутренние объем. Если в какой-либо части СОД окажется «слабое» место, где при ее остывании и оказываемом извне давлении будет нарушена герметичность, то в систему попадет воздух, и в ней может образоваться так называемая воздушная пробка. Когда двигатель будет опять запущен, она, конечно, может быть вытолкнута ОЖ в расширительный бачок.

Охлаждающая жидкость авто

Но если этого не произойдет, воздушная пробка будет нарушать циркуляцию жидкости в СОД, препятствовать охлаждению мотора и может даже стать причиной выхода его из строя. Обычно воздух попадает в систему за счет подсасывания между патрубками и штуцерами, на которые они надеты. Чтобы этого не произошло, давление в СОД выравнивается с внешним атмосферным впускным клапаном. Он срабатывает при разряжении в системе 0,03–0,1 кгс/см2 и впускает в расширительный бачок воздух, который фактически заменяет вытолкнутый через предохранительный клапан при нагреве ОЖ. Происходит выравнивание внутреннего давления в СОД с внешним.

Обзор разных видов

Перед тем как приобрести столь ценное для комфортной жизни оборудование, следует разобрать все свойства радиаторов из разных материалов и понять, какие лучше выбрать для отопления вашего частного дома.

Настоящие «ветераны» рынка. Характеризуются высокими эксплуатационными показателями, впечатляющей долговечностью и стойкостью к разного рода нагрузкам. Хорошо зарекомендовали себя при использовании в системах с высокими показателями рабочего давления – в среднем до 10 бар .

Секции таких батарей имеют довольно большой объем и толстые стенки, что гарантирует достаточно высокоэффективный обогрев. Срок службы чугунных приборов в большинстве случаев заметно превышает 50-летний показатель .

Показатели теплоотдачи 1 секции прибора могут колебаться в среднем от 100 до 200 Вт. Конкретное значение определяется типоразмером отделения. Сравнительные характеристики чугунных и биметаллических радиаторов вы сможете посмотреть в этой статье .

В целом же чугунные батареи, известные своей практически абсолютной устойчивостью к контактам с низкокачественными теплоносителями, пользуются большой популярностью среди отечественных потребителей – сказываются особенности эксплуатации.

Радиаторы из этого материала прекрасно зарекомендовали себя в частном домостроительстве. Особенности конструкции и исходного сырья таковы, что готовое изделие весит гораздо меньше по сравнению с ранее рассмотренным чугунным аналогом и имеет менее толстые стенки, что обеспечивает более быстрый нагрев агрегата.

Современные стальные батареи могут использоваться в системах с рабочим давлением до 10 атм и температурой не более +150 градусов. В продаже доступны модели с горизонтальными и вертикальными каналами.

К числу дополнительных преимуществ подобных устройств можно отнести широкий ассортимент дизайнерских решений – батареи с завода могут иметь разнообразную расцветку, что позволяет органично вписать их в любой интерьер.

Алюминиевые

Изделия из алюминия выгодно отличаются от «собратьев» малым весом, элегантностью и высокими показателями теплоотдачи. Подобные изделия совмещают в себе 2 механизма передачи тепла: посредством конвекции и излучения, что делает их наиболее эффективными приборами для обогрева жилых помещений. При этом допустимое рабочее давление в системе также впечатляет – до 18 атм .

Алюминий характеризуется высокой теплоотдачей, что позволяет обеспечивать максимально эффективный обогрев. В целом при использовании алюминиевых батарей отмечается примерно 20-30%-я экономия расхода теплового ресурса по сравнению с приборами из других материалов.

Биметаллические

Изделия изготавливаются с одновременным использованием высокопрочной стали (внутренний коллектор) и алюминия (внешняя часть изделия). В отношении показателей рабочего давления биметаллические батареи существенно превосходят ранее рассмотренные варианты – до 35 атм .

Совместное использование алюминия и стали в конструкции устройств позволило существенно повысить их устойчивость к контакту с теплоносителем, а также прочность, устойчивость к коррозионным повреждениям и показатели теплоотдачи. При этом агрегаты имеют сравнительно компактные габариты и в целом аккуратный внешний вид.

Биметаллические отопительные радиаторы характеризуются относительной легкостью монтажа и одинаково хорошо сочетаются с системами централизованного и автономного обогрева. Как рассчитать какое количество секций радиатора вам необходимо смотрите тут .

Конструкция прибора представлена цельнотянутой медной трубой. Другие металлы при изготовлении подобных агрегатов не применяются. Диаметр трубы составляет порядка 2,8 см. Дополнительно присутствуют медные ребра и декоративный кожух, как правило, изготавливаемый из деревянного массива.

По показателям теплопроводности медь превосходит алюминий примерно в 2 раза, а чугун и сталь в среднем в 5-6 раз. В комплексе с низкой инерционностью, радиатор обеспечивает быстрый и эффективный прогрев обслуживаемого помещения.

Объем батареи вмещает немного воды, благодаря чему агрегат разогревается на протяжении 3-5 минут. Упомянутое свойство в особенности актуально для автономных отопительных систем – это исключает необходимость постоянного подогрева и «прогона» больших объемов теплоносителя по трубопроводу, как, к примеру, в случае с батареями из чугуна.

Медь устойчива к коррозии. хорошо показывает себя при работе в комплексе с теплоносителем с низкой температурой, отличается высокой пластичностью и устойчивостью к воздействию агрессивных сред.

Из чего состоит радиатора охлаждения двигателя