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冷却系统

冷却系统

目 录

1、 介绍

2、 组成和水路

3、 主要构件

4、 功用

返回目录↑1、介绍

冷却系统冷却系统 在机电装备业中, 冷却系统是极其重要的一环, 关乎被冷却机电装置的安全运行和使用寿命, 也是易被忽视处于薄弱的一环, 比如在大功率电力电子器件的冷却系统, 是非常必要的配套设备. 由于主机装置的不同, 冷却系统也有各种类型, 可藉冷却剂的循环,将多余的热量移出引擎,以防止过热的系统。在水冷式的引擎中,包括水套、水泵、水箱及节温器。冷却系统(Cooling System) 定义:给座舱和电子设备舱提供冷却空气的系统。可藉冷却剂的循环,将多余的热量移出引擎,以防止过热的系统。在冷水式的引擎中,包括水套、水泵、水箱及节温器。

返回目录↑2、组成和水路

 1、组成
目前汽车发动机上采用的水冷系大都是强制循环式水冷系,利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动。它由散热器(radiator)、水泵(water pump)、风扇(fan)、冷却水套(water jaket)和温度调节装置等组成。 
2、水路
散热器内的冷却水经水泵加压后通过分水管压送到气缸体水套和气缸盖水套内,冷却水在吸收了机体的大量热量后经气缸盖出水孔流回散热器。由于有风扇的强力抽吸,空气流由前向后高速通过散热器。因此,受热后的冷却水在流过散热器芯的过程中,热量不断地散发到大气中去,冷却后的水流到散热器的底部,又被水泵抽出,再次压送到发动机的水套中,如此不断循环,把热量不断地送到大气中去,使发动机不断地得到冷却。

返回目录↑3、主要构件

冷却系统冷却系统 1、散热器(radiator) 
功用:增大散热面积,加速水的冷却。冷却水经过散热器后,其温度可降低10~15℃,为了将散热器传出的热量尽快带走,在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。 
结构:散热器又称为水箱,由上贮水室、散热器芯和下贮水室等组成。
散热器上水贮室顶部有加水口,冷却水由此注入整个冷却系并用散热器盖盖住。在上贮水室和下贮水室分别装有进水管和出水管,进水管和出水管分别用橡胶软管和气缸盖的出水管和水泵的进水管相连,这样,既便于安装,而且当发动机和散热器之间产生少量位移时不会漏水。在散热器下面一般装有减震垫,防止散热器受振动损坏。在散热器下贮水室的出水管上还有放水开关,必要时可将散热器内的冷却水放掉。 
散热器芯由许多冷却水管和散热片组成,对于散热器芯应该有尽可能大的散热面积,采用散热片是为了增加散热器芯的散热面积。散热器芯的构造形式有多样,常用的有管片式和管带式两种。
1)管片式散热器芯冷却管的断面大多为扁圆形,它连通上、下贮水室,是冷却水的通道。和圆形断面的冷却管相比,不但散热面积大,而且万一管内的冷却水结冰膨胀,扁管可以借其横断面变形而避免破裂。采用散热片不但可以增加散热面积,还可增大散热器的刚度和强度。这种散热器芯强度和刚度都好,耐高压,但制造工艺较复杂,成本高。  
2)管带式散热器芯采用冷却管和散热带沿纵向间隔排列的方式,散热带上的小孔是为了破坏空气流在散热带上形成的附面层,使散热能力提高。这种散热器芯散热能力强,制造工艺简单,成本低,但结构刚度不如管片式大,一般多为轿车发动机采用,近年来在一些中型车辆上也开始采用。
对散热器的要求是,必须有足够的散热面积,而且所有材料导热性能要好,因此,散热器一般用铜或铝制成。 
2、风扇(fan) 
功用:提高通过散热器芯的空气流速,增加散热效果,加速水的冷却。风扇通常安排在散热器后面,并与水泵同轴。当风扇旋转时,对空气产生抽吸作用,使之沿轴向流动。空气流由前向后通过散热器芯,使流经散热器芯的冷却水加速冷却。 
3、水泵(water pump) 
功用:对冷却水加压,加速冷却水的循环流动,保证冷却可靠。车用发动机上多采用离心式水泵,离心式水泵具有结构简单、尺寸小、排水量大、维修方便等优点。
离心式水泵主要由泵体、叶轮和水泵轴组成,轮叶一般是径向或向后弯曲的,其数目一般为6-9片。
当叶轮旋转时,水泵中的水被叶轮带动一起旋转,在离心力作用下,水被甩向叶轮边缘,然后经外壳上与叶轮成切线方向的出水管压送到发动机水套内。与此同时,叶轮中心处的压力降低,散热器中的水便经进水管被吸进叶轮中心部分。如此连续的作用,使冷却水在水路中不断地循环。如果水泵因故停止工作时,冷却水仍然能从叶轮叶片之间流过,进行热流循环,不致于很快产生过热。
4、冷却强度调节装置 
冷却强度调节装置是根据发动机不同工况和不同使用条件,改变冷却系的散热能力,即改变冷却强度,从而保证发动机经常在最有利的温度状态下工作。改变冷却强度通常有两种调节方式,一种是改变通过散热器的空气流量;另一种是改变冷却液的循环流量和循环范围。 
通常利用百叶窗(fan blind)和各种自动风扇离合器(fan clutch)来实现改变通过散热器的空气流量。
百叶窗是调节空气流量并防止冬季冻坏水箱,多用人工调节,也有采用自动调节装置的。
风扇离合器是置于风扇传动机构中的离合机构,可根据发动机的温度自动控制风扇的转速,调节扇风量以达到改变通过散热器的空气流量,它不仅能减少发动机的功率损失,节省燃油,而且还能提高发动机的使用寿命,降低发动机的噪声。常见的风扇离合器形式有硅油风扇离合器、机械式风扇离合器、电磁风扇离合器及液力偶合器等。硅油风扇离合器应用的比较广泛。

返回目录↑4、功用

冷却系统冷却系统

 冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量,使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎,气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎;水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却,正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。可藉冷却剂的循环,将多余的热量移出引擎,以防止过热的系统。在水冷式的引擎中,包括水套、水泵、水箱及节温器。在机电装备业中, 冷却系统是极其重要的一环, 关乎被冷却机电装置的安全运行和使用寿命, 也是易被忽视处于薄弱的一环, 比如在大功率电力电子器件的冷却系统, 是非常必要的配套设备. 可藉冷却剂的循环,将多余的热量移出引擎,以防止过热的系统。在水冷式的引擎中,包括水套、水泵、水箱及节温器。 
在可燃混合器燃烧时气缸内气体温度高达2073-2273K.直接与高温气体接触的机件(如汽缸体,汽缸盖,活塞,气门等)若不及时加以冷却,则其中运动机件会因受热膨胀而破坏正常间隙,或因润滑油在高温下失效而卡死:机件会因高温而导致其机械强度降低甚至损坏.因此,为保证发动机正常工作,必须对在高温条件下工作的机件加以冷却. 发动机的冷却必须适度.若发动机冷却不足,会使气缸充气量不足和出现早然和爆燃等燃烧不正常的现象,发动机功率将下降,且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损.但若冷却过度,一方面由于热量散失过多,是转变成有用功的热量减少,另一方面由于混呼气与冷缸壁接触,使其中原已气化的燃油又凝结并流到曲轴箱内,不仅增加了燃油消耗,且使机油变稀影响润滑,结果也将使发动机功率下降,磨损加剧.因此,冷却系的任务就是使工作中的发动机得到适度的冷却,从而保持在最适宜的温度范围内工作. 
发动机中使高温零件的热量直接散入大气进行冷却的一系列装置称为风冷系;使热量先传到给水,然后再散入大气的一系列装置称为水冷系.目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系.采用水冷系时,因使汽缸盖内的冷却水温在353-363K(80-90℃)之间;

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