汽車散熱器課件

汽車散熱器汽車散熱器2汽車散熱器發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述汽車散熱器冷卻系統(tǒng)的意義發(fā)動機(jī)冷卻形式強(qiáng)制水冷式冷卻系統(tǒng)散熱器芯材料冷卻液結(jié)構(gòu)百葉窗翅片式汽車散熱器振蕩流熱管2汽車散熱器發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述汽車散熱器冷卻系統(tǒng)的意義發(fā)動機(jī)3為什么要對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻是不是冷卻效果越大越好？3為什么要對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻？4發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——冷卻系統(tǒng)的意義內(nèi)燃機(jī)效率：～30%，易產(chǎn)生高溫廢熱發(fā)動機(jī)工作時(shí)，燃料的燃燒可導(dǎo)致氣缸內(nèi)氣體溫度高2200K～2800K(1927℃～2527℃)，并且只有大約1/3做功轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，4發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——冷卻系統(tǒng)的意義內(nèi)燃機(jī)效率：～30%5發(fā)動機(jī)過熱的危害1)降低充氣效率，使發(fā)動機(jī)功率下降；2)早燃和爆燃的傾向加大，使零件因承受額外沖擊性負(fù)荷而造成早期損壞；3)運(yùn)動件的正常間隙（熱脹冷縮）被破壞，運(yùn)動阻滯，磨損加劇，甚至損壞；4)潤滑情況惡化，加劇了零件的摩擦磨損；5)零件的機(jī)械性能降低，導(dǎo)致變形或損壞。

發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——冷卻系統(tǒng)的意義那么是不是冷卻效果越大越好呢？5發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——冷卻系統(tǒng)的意義那么是不是冷卻效果越大NO!6發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——冷卻系統(tǒng)的意義發(fā)動機(jī)過冷的危害1)進(jìn)入氣缸的混合氣(或空氣)溫度太低，可燃混合氣品質(zhì)差（霧化差），使點(diǎn)火困難或燃燒遲緩，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率下降，燃料消耗量增加（熱量流失過多，燃油凝結(jié)流進(jìn)曲軸箱）。2)燃燒生成物中的水蒸汽易凝結(jié)成水而與酸性氣體形成酸類，加重了對機(jī)體和零件的侵蝕作用；3)未汽化的燃料沖刷和稀釋零件表面(氣缸壁、活塞、活塞環(huán)等)上的油膜，使零件磨損加劇。4)潤滑油黏度增大，流動性差，造成潤滑不良，加劇機(jī)件磨損，增大功率消耗。

NO!6發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——冷卻系統(tǒng)的意義發(fā)動機(jī)過冷的危害7發(fā)動機(jī)適宜工作溫度：

冷卻水80℃～90℃

氣缸蓋、活塞頂部的溫度不超過573K~673K(300℃~400℃)潤滑油的溫度在343K～363K(70℃～90℃)，保證發(fā)動機(jī)具有較好的動力性、經(jīng)濟(jì)性和凈化性，使零件的運(yùn)動和磨損正常。

發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——冷卻系統(tǒng)的意義7發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——冷卻系統(tǒng)的意義8

冷卻系統(tǒng)的作用在于對發(fā)動機(jī)適度冷卻，使發(fā)動機(jī)有正常的適宜的工作溫度。發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——冷卻系統(tǒng)的意義8冷卻系統(tǒng)的作用在于對發(fā)動機(jī)適度冷卻，使發(fā)動機(jī)有正常的9.發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)冷式水冷式自然水冷強(qiáng)制水冷油冷式小功率、軍用、干旱地區(qū)發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——發(fā)動機(jī)冷卻形式9發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)冷式水冷式自然水冷強(qiáng)制水冷油冷式小功率、軍用、10強(qiáng)制水冷式冷卻系統(tǒng)組成發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——強(qiáng)制水冷式冷卻系統(tǒng)10強(qiáng)制水冷式冷卻系統(tǒng)組成發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)概述——強(qiáng)制水冷式冷11

汽車散熱器是水冷式發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。其利用冷風(fēng)（既可以是汽車行駛時(shí)迎面流動空氣造成的冷風(fēng)，也可以是冷卻風(fēng)扇提供的冷風(fēng)）來冷卻被發(fā)動機(jī)高溫元件加熱的發(fā)動機(jī)冷卻液。保證發(fā)動機(jī)在正常溫度范圍內(nèi)工作。汽車散熱器11汽車散熱器是水冷式發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵部12散熱器由上水室、下水室、散熱器芯等組成。

散熱器上水室頂部有加水口，冷卻水由此注入整個(gè)冷卻系并用散熱器蓋蓋住。在上水室和下水室分別裝有進(jìn)水管和出水管，進(jìn)水管和出水管分別用橡膠軟管和氣缸蓋的出水管和水泵的進(jìn)水管相連，這樣，既便于安裝，而且當(dāng)發(fā)動機(jī)和散熱器之間產(chǎn)生少量位移時(shí)不會漏水。在散熱器下面一般裝有減震墊，防止散熱器受振動損壞。在散熱器下水室的出水管上還有放水開關(guān)，必要時(shí)可將散熱器內(nèi)的冷卻水放掉。

橫流式散熱器1-上水室；2-進(jìn)水管；3-散熱器芯；4-散熱器蓋；5-下水室；6-出水管

縱流式散熱器來自發(fā)動機(jī)水套的熱水，自上而下或橫向的被分成許多小股并將其熱量散給周圍的空氣。增大散熱面積，加速水的冷卻。冷卻水經(jīng)過散熱器后，其溫度可降低10～15℃，為了將散熱器傳出的熱量盡快帶走，在散熱器后面裝有風(fēng)扇與散熱器配合工作。

汽車散熱器12散熱器由上水室、下水室、散熱器芯等組成。

散熱器上水室頂13汽車散熱器——散熱器芯

散熱器芯部是散熱器不可缺少的核心部件,起主要的散熱作用。散熱器芯由許多冷卻管和散熱片組成，對于散熱器芯應(yīng)該具有足夠的通流面積，讓冷卻液通過，同時(shí)也應(yīng)具備足夠的空氣通流面積，讓足量的空氣通過以帶走冷卻液傳給散熱器的熱量。同時(shí)還必須具有足夠的散熱面積，來完成冷卻液、空氣和散熱片之間的熱量交換。采用散熱片是為了增加散熱器芯的散熱面積。散熱器芯的構(gòu)造形式有多樣，常用的有管片式和管帶式兩種。13汽車散熱器——散熱器芯散熱器芯部是散熱器不可缺少14管片式散熱器芯：冷卻管的斷面大多為扁圓形，它連通上、下水室，是冷卻水的通道。和圓形斷面的冷卻管相比，不但散熱面積大，而且萬一管內(nèi)的冷卻水結(jié)冰膨脹，扁管可以借其橫斷面變形而避免破裂。采用散熱片不但可以增加散熱面積，還可增大散熱器的剛度和強(qiáng)度。這種散熱器芯強(qiáng)度和剛度都好，耐高壓，但制造工藝較復(fù)雜，成本高。汽車散熱器——散熱器芯14管片式散熱器芯：汽車散熱器——散熱器芯15管帶式散熱器芯：采用冷卻管和散熱帶沿縱向間隔排列的方式，散熱帶上的小孔是為了破壞空氣流在散熱帶上形成的附面層，使散熱能力提高。這種散熱器芯散熱能力強(qiáng)，制造工藝簡單，成本低，但結(jié)構(gòu)剛度不如管片式大，一般多為轎車發(fā)動機(jī)采用，近年來在一些中型車輛上也開始采用。

汽車散熱器——散熱器芯15管帶式散熱器芯：汽車散熱器——散熱器芯THANKYOUSUCCESS2023/8/316可編輯THANKYOUSUCCESS2023/7/31117

散熱器的工作條件惡劣,一般位于汽車前端迎風(fēng)處,不僅要經(jīng)受風(fēng)吹雨淋和汽車排出的廢氣以及沙土、泥漿的污染,而且還要承受反復(fù)的熱循環(huán)和周期性振動。另外,散熱器內(nèi)長期流動著冷卻液,其中可能混有腐蝕性及有害的成分,對散熱器有銹蝕及腐蝕作用。因此,為保證散熱器可靠的發(fā)揮散熱作用,對散熱器材料性能有如下要求:(1)具有良好的導(dǎo)熱性能。(2)具有一定的強(qiáng)度和較強(qiáng)的耐腐蝕性。(3)良好的加工性能及釬焊性能。(4)良好的經(jīng)濟(jì)性。汽車散熱器——材料17散熱器的工作條件惡劣,一般位于汽車前端迎風(fēng)處,不汽車散熱器——材料考慮傳熱性能好、抗腐蝕能力強(qiáng)、具有足夠的強(qiáng)度、有良好的釬焊功能、易于加工成型及好的經(jīng)濟(jì)性。目前，常用的散熱器材料主要有銅、鋁和工程塑料等。初始階段散熱器行業(yè)多選擇銅以及銅的合金做為散熱器的材料。后由于鋁的資源豐富，比重是銅的1/3，利于焊接（釬焊工藝）等優(yōu)點(diǎn)漸漸涌入散熱器行業(yè)。隨著散熱器行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)今塑料也被用來制造散熱器的零部件（如增強(qiáng)尼龍66）。18汽車散熱器——材料考慮傳熱性能好、抗腐蝕能力強(qiáng)、具有足夠的強(qiáng)19汽車散熱器——冷卻液

冷卻液是發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中最重要的傳熱介質(zhì)冷卻液一般由水、防凍劑和各類添加劑組成。在眾多研究管帶式散熱器的文獻(xiàn)中，通常采用純水作為冷卻液。但在汽車散熱器實(shí)際使用過程中，散熱器里面的冷卻水不是單純的水，而是由水（符合飲用水質(zhì)量）、防凍液（通常為乙二醇）和各種專門用途的防腐劑組成的混合物，也稱為冷卻液。這些冷卻液中的防凍液含量占30%～50%，提高了液體的沸點(diǎn)，在一定工作壓力之下，轎車?yán)鋮s液的允許工作溫度可達(dá)攝氏120度，超過了水的沸點(diǎn)且不容易蒸發(fā)防凍劑的種類眾多，選擇傳熱性能與防凍能力突出的防凍劑是散熱器設(shè)計(jì)過程中需要考慮的重要問題。目前市場上較常用的防凍劑是乙醇、乙二、丙二醇和丙三醇等。19汽車散熱器——冷卻液冷卻液是發(fā)動機(jī)冷卻系20《汽車散熱器冷卻液性能試驗(yàn)研究》郭微等汽車散熱器——冷卻液結(jié)果表明:采用不同物質(zhì)作為冷卻液時(shí)，氣側(cè)阻力基本沒有變化，而其散熱量、液體側(cè)阻力會出現(xiàn)差異。水作為冷卻液時(shí)散熱量最大，丙二醇溶液次之，乙二醇溶液最小。相同液體流速以及風(fēng)速的情況下液體側(cè)壓力損失以丙二醇溶液最大，乙二醇溶液次之，而水最小。20《汽車散熱器冷卻液性能試驗(yàn)研究》郭微等汽車散熱器—21

汽車散熱器——結(jié)構(gòu)汽車散熱器的結(jié)構(gòu)發(fā)展銅塑水箱或鋁塑水箱鋁質(zhì)汽車散熱器銅質(zhì)管帶式開窗結(jié)構(gòu)銅質(zhì)管帶式平片結(jié)構(gòu)管片式開窗結(jié)構(gòu)管片式平片結(jié)構(gòu)21

汽車散熱器——結(jié)構(gòu)汽車散熱器的結(jié)構(gòu)發(fā)展銅塑水箱或鋁塑水汽車散熱器——百葉窗翅片22百葉窗翅片具有切斷散熱器上氣體邊界層的發(fā)展、減小邊界層的厚、提高散熱器性能的作用。所以百葉窗汽車散熱器近20年來得到了快速的發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用。汽車散熱器——百葉窗翅片22百葉窗翅片具有切斷散熱器上氣體邊《汽車散熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)對空氣流動阻力特性影響數(shù)值分析》（湖南大學(xué)袁志群等）23每條壓降曲線都是隨著散熱器迎面風(fēng)速的增加而增加；隨著翅片間距的減小，壓降增加較大；翅片間距越大，壓降隨風(fēng)速的變化就越小。每條壓降曲線都是隨著散熱器迎面風(fēng)速的增加而增加；隨著百葉窗角度的增加，壓降略有增加；百葉窗角度越小，壓降隨風(fēng)速的變化就越小。每條壓降曲線都是隨著散熱器迎面風(fēng)速的增加而增加；隨著百葉窗間距的增加，壓降有一定的減??；百葉窗間距越小，壓降隨風(fēng)速的變化就越大。汽車散熱器——百葉窗翅片《汽車散熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)對空氣流動阻力特性影響數(shù)值分析》（湖南大空氣在百葉窗汽車散熱器內(nèi)部流動，在低雷諾數(shù)時(shí)，空氣以軸向流動為主；高雷諾數(shù)時(shí)，以百葉窗翅片間流動為主，增加了流動效率。當(dāng)其他幾何參數(shù)不變時(shí)，翅片間距對壓降性能影響較大。在較小的翅片間距下，具有較大的阻力損失。當(dāng)其他幾何參數(shù)不變時(shí)，百葉窗角度和百葉窗間距對壓降性能影響較小。在較大的百葉窗角度，具有較大的阻力損失；在較小的百葉窗間距時(shí)，具有較大的阻力損失。影響百葉窗汽車散熱器流動阻力特性的因素是相互影響、相互制約的。24結(jié)論：汽車散熱器——百葉窗翅片空氣在百葉窗汽車散熱器內(nèi)部流動，在低雷諾數(shù)時(shí)，空氣以軸向流動25目前的汽車散熱器由于本身管式換熱器效率低的限制，其散熱效率低，消耗材料難以降低，散熱器體積大，已不能滿足是燃料機(jī)車散熱要求。為此很多業(yè)內(nèi)人員將視線轉(zhuǎn)向振蕩流熱管。振蕩流熱管是最新、也最為獨(dú)特的一種熱管，被視為解決微小空間高熱通量散熱方案中一種很有希望和前途的傳熱元件。振蕩流熱管適用性好，形狀可以任意彎曲;管徑小(一般為3-5mm)，可使有限的空間具有較大的換熱面積，從而減小熱管散熱器的整體尺寸;又因其無需其他附屬設(shè)備，從而降低了運(yùn)行和維護(hù)成本，制造成本遠(yuǎn)低于普通熱管。另外，振蕩流熱管具有啟動溫度，只有高于啟動溫度時(shí)振蕩流熱管才會工作，當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)溫度低時(shí)，振蕩流熱管散熱器不會啟動，就可以杜絕發(fā)動機(jī)的過渡散熱，減少油耗。汽車散熱器——振蕩流熱管25汽車散熱器——振蕩流熱管26汽車散熱器——振蕩流熱管振蕩流熱管有兩種基本結(jié)構(gòu)型式:閉合回路結(jié)構(gòu)和開放回路結(jié)構(gòu)。如下圖所示：振蕩流熱管散熱器采用外4mm,壁厚0.5mm的紫銅管，開放回路結(jié)構(gòu)。為避免雜質(zhì)或污物放出不凝性氣體破壞管內(nèi)真空度，妨礙毛細(xì)作用，預(yù)先對管道進(jìn)行清洗，除油除垢，然后采用專用的彎管模具手工彎制，采用真空泵對管路進(jìn)行預(yù)抽低真空，再用擴(kuò)散泵抽高真空，沖入介質(zhì)乙醇。熱管的加熱段置于水箱內(nèi)，散熱段在水箱外。熱管與隔板釬焊焊接，并通過焊接金屬板條對隔板的強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，這樣，熱管和水箱的連接不但密封好，耐高溫，而且承壓高。26汽車散熱器——振蕩流熱管振蕩流熱管有兩種基本結(jié)構(gòu)型式:27汽車散熱器——振蕩流熱管

在振蕩流熱管汽車散熱器中，熱量通過振蕩流熱管的散熱段與空氣進(jìn)行強(qiáng)制對流換熱散發(fā)出去。為了增強(qiáng)振蕩流熱管與空氣的傳熱性能，采用熱管外加翅片的方式可以有效地增大換熱面積，并且增加擾流，從而強(qiáng)化換熱效果。27汽車散熱器——振蕩流熱管在振蕩流熱管汽車散熱器中28《振蕩流熱管汽車散熱器傳熱性能的實(shí)驗(yàn)研究》員冬玲等對振蕩流熱管汽車散熱器和管帶式銅質(zhì)汽車散熱器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了兩種散熱器的傳熱和阻力特性。為便于進(jìn)行對比分析，實(shí)驗(yàn)使用相同時(shí)試驗(yàn)臺，并保證梁總散熱器的尺寸相同。實(shí)驗(yàn)臺示意圖如下：汽車散熱器——振蕩流熱管空氣側(cè)壓力、溫度及速度的測量如圖4中AB截面處測點(diǎn)布置圖所示，對風(fēng)筒中均勻排列的九個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量，取其平均