Охлаждение радиатор – Система водяного охлаждения. Часть 1. Радиатор и помпа / LUNA Design corporate blog / Habr

Ликбез по системам охлаждения

Занятие первое: процессорные кулеры

Со времени появления первых микропроцессоров прошло уже более 30 лет. Микроэлектронная технология успела далеко шагнуть за этот период, и если раньше компьютер был уделом только избранных, то теперь он стал неотъемлемой частью жизни каждого из нас. Но вместе с переходом компьютеров из категории роскоши в разряд, так сказать, средств передвижения, неминуемо образовалась масса серьезных проблем.

Ни для кого не секрет, что высокопроизводительные процессоры сильно нагреваются при работе, иными словами — рассеивают большую тепловую мощность. И без дополнительных средств охлаждения быстродействующее «кремниевое сердце» современного компьютера обойтись уже не может. Проблема обеспечения оптимальной рабочей температуры процессора в последние годы начинает проявлять себя в полный рост, становясь самым настоящим краеугольным камнем на пути к созданию надежной, эргономичной и высокопроизводительной компьютерной системы. Общепризнанным и наиболее распространенным средством охлаждения процессора являются на сегодня так называемые кулеры (или, говоря по научному — теплообменные аппараты принудительного воздушного охлаждения). В общем случае они являются сочетанием металлической оребренной пластины (радиатора) и воздушного насоса (вентилятора), и служат для поддержания рабочей температуры процессора в пределах допустимых нормативов, обеспечивая его правильное и надежн! ое функционирование. Что ж, давайте рассмотрим эти устройства поподробнее.

Радиаторы

По своей сути радиатор является устройством, существенно облегчающим теплообмен процессора с окружающей средой. Площадь поверхности процессорного кристалла чрезвычайно мала (на сегодня не превышает нескольких квадратных сантиметров) и недостаточна для сколько-нибудь эффективного отвода тепловой мощности, измеряемой десятками ватт. Благодаря своей оребренной поверхности, радиатор, будучи установленным на процессоре, в сотни и даже тысячи раз увеличивает площадь его теплового контакта с окружающей средой, способствуя тем самым усилению интенсивности теплообмена и кардинальному снижению рабочей температуры.

Фундаментальной технической характеристикой радиатора является термическое сопротивление относительно поверхности процессорного кристалла — величина, позволяющая оценить его эффективность в качестве охлаждающего устройства.

Термическое сопротивление выражается простым соотношением:

Rt = (Tc — Ta)/Ph, где

Rt — термическое сопротивление радиатора,
Tc — температура поверхности процессорного кристалла,
Ta — температура окружающей среды,
Ph — тепловая мощность, рассеиваемая процессором.

Измеряется термическое сопротивление соответственно в °С/Вт. Оно показывает, насколько увеличится температура процессорного кристалла относительно температуры в компьютерном корпусе при отводе определенной тепловой мощности через данный конкретный радиатор, установленный на процессоре.

Для примера возьмем платформу VIA Eden. Типичное термическое сопротивление процессорного радиатора составляет здесь 6°С/Вт, типичная тепловая мощность процессора равняется 3 Вт, а типичная температура внутри системного блока лежит в пределах 50°C. Перемножив значения термического сопротивления радиатора и тепловой мощности процессора, мы получим 18°C. Теперь мы знаем, что температура поверхности процессорного кристалла будет превышать температуру в системном блоке на 18°C и будет держаться соответственно на уровне 68°C. В принципе, такая температура вполне соответствует «медицинским» нормативам на процессоры VIA Eden ESP, и поводов для беспокойства за его здоровье у нас нет.

Теперь давайте посмотрим другой пример. Если нам вдруг вздумается использовать радиатор от VIA Eden ESP, но уже с процессором AMD Athlon XP, тепловая мощность которого составляет порядка 40–60 Вт, то результат будет плачевным: температура процессора достигнет 300°C и более, что привет к его скоропостижной кончине от «теплового удара». Совершенно очевидно, что при такой тепловой мощности нужен радиатор (или предпочтительно — уже полноценный кулер) с гораздо меньшим термическим сопротивлением, чтобы он смог удержать температуру процессора в пределах безопасных 75–90°C.

Таким образом, для термического сопротивления действует четкий принцип «чем меньше, тем намного лучше». Зная его величину, мы сможем легко оценить целесообразность применения того или иного радиатора (или процессорного кулера в целом, но об этом чуть позднее) в наших конкретных эксплуатационных условиях. И также легко сможем избежать ошибок, которые нередко приводят к катастрофическим последствиям для компьютерной системы и кошелька пользователя.

На практике термическое сопротивление (суть тепловая эффективность) радиатора во многом зависит не только от площади оребренной поверхности, но и от его конструктивных особенностей и технологии изготовления. В настоящее время на рынке представлены пять «архетипов» радиаторов, задействованных в массовом производстве. Позвольте уделить им немного вашего драгоценного внимания.

«Экструзионные» (прессованные) радиаторы. Наиболее дешевые, общепризнанные и самые распространенные на рынке, основной материал, используемый в их производстве — алюминий. Такие радиаторы изготавливаются методом экструзии (прессования), который позволяет получить достаточно сложный профиль оребренной поверхности и достичь хороших теплоотводящих свойств.

«Складчатые» радиаторы. Отличаются довольно интересным технологическим исполнением: на базовой пластине радиатора пайкой (или с помощью адгезионных теплопроводящих паст) закрепляется тонкая металлическая лента, свернутая в гармошку, складки которой играют роль своеобразной оребренной поверхности. Основные материалы — алюминий и медь. По сравнению с экструзионными радиаторами, данная технология позволяет получать изделия более компактных размеров, но с такой же тепловой эффективностью (или даже лучшей).

«Кованые» (холоднодеформированные) радиаторы. Для их изготовления используется технология холодного прессования, которая позволяет «ваять» поверхность радиатора не только в форме стандартных прямоугольных ребер, но и в виде стрежней произвольного сечения. Основной материал — алюминий, но зачастую в основание (подошву) радиатора дополнительно интегрируют медные пластины (для улучшения его теплоотводящих свойств). Технология холодного прессования характеризуется относительно малой производительностью, поэтому «кованые» радиаторы, как правило, дороже «экструзионных» и «складчатых», но далеко не всегда лучше в плане тепловой эффективности.

«Составные» радиаторы. Во многом повторяют методику «складчатых» радиаторов, но обладают вместе с тем весьма существенным отличием: здесь оребренная поверхность формируется уже не лентой-гармошкой, а раздельными тонкими пластинами, закрепленными на подошве радиатора пайкой или стыковой сваркой. Основной используемый материал — медь. Как правило, «составные» радиаторы характеризуются более высокой тепловой эффективностью, чем «экструзионные» и «складчатые», но это наблюдается только при условии жесткого контроля качества производственных процессов.

«Точеные» радиаторы. На сегодня это самые продвинутые и наиболее дорогие изделия. Они производятся прецизионной механической обработкой монолитных заготовок (обрабатываются на специализированных высокоточных станках с ЧПУ) и отличаются наилучшей тепловой эффективностью. Основные материалы — алюминий и медь. «Точеным» радиаторам вполне по силам вытеснить с рынка все остальные «архетипы», если себестоимость такой технологии будет снижена до приемлемых значений.

Итак, радиаторы мы рассмотрели, обратимся теперь к вентиляторам.

Вентиляторы

Как уже было отмечено, современные процессоры испытывают нужду в охлаждающих устройствах с как можно более низким термическим сопротивлением. На сегодня даже самые продвинутые радиаторы не справляются с этой задачей: в условиях естественной конвекции воздуха, т.е. когда скорость движения воздушных масс мала (типичный пример — марево над асфальтом дорожного полотна в жаркий летний день), «штатной» тепловой эффективности радиаторов оказывается недостаточно для поддержания приемлемой рабочей температуры процессора. Кардинально уменьшить термическое сопротивление радиатора можно только одним способом — хорошенько его вентилировать (говоря по-научному, создать условия вынужденной конвекции теплоносителя, то бишь воздуха). Как раз для этих целей практически каждый процессорный радиатор и оборудуется вентилятором, который добросовестно продувает его внутреннее межреберное пространство.

На сегодня в процессорных кулерах находят применение в основном осевые (аксиальные) вентиляторы, формирующие воздушный поток в направлении, параллельном оси вращения пропеллера (крыльчатки).

«Ходовая» часть вентилятора может быть построена на подшипнике скольжения (sleeve bearing, наиболее дешевая и недолговечная конструкция), на комбинированном подшипнике — один подшипник скольжения плюс один подшипник качения (one sleeve -one ball bearing, наиболее распространенная конструкция), и на двух подшипниках качения (two ball bearings, самая дорогая, но в то же время очень надежная и долговечная конструкция). Ну, а электрическая часть вентилятора повсеместно представляет собой миниатюрный электродвигатель постоянного тока.

Как же оценить, насколько хорош (или плох) тот или иной вентилятор? Каковы его технические характеристики и эксплуатационные параметры? Давайте посмотрим!

Во-первых, фундаментальной характеристикой любого вентилятора является его производительность (технический термин — «расход») — величина, показывающая объемную скорость воздушного потока. Выражается она в кубических футах в минуту (cubic feet per minute, CFM). Чем больше производительность вентилятора, тем он более эффективно продувает радиатор, уменьшая термическое сопротивление последнего. Типичные значения расхода — от 10 до 80 CFM.

Во-вторых, очень важной характеристикой вентилятора является скорость вращения крыльчатки (в отечественной практике выражается в об/мин, американская единица измерения — rotations per minute, RPM). Чем быстрее вращается крыльчатка, тем выше становится производительность вентилятора. Типичные значения скорости — от 1500 до 7000 об/мин.

Ну и, в-третьих, еще одна важная характеристика вентилятора — это его типоразмер. Как правило, чем больше габариты вентилятора, тем выше его производительность. Наиболее распространенные типоразмеры — 60х60х15 мм, 60х60х20 мм, 60х60х25 мм, 70х70х15 мм, 80х80х25 мм.

Что же касается эксплуатационных параметров, то наиболее существенными из них являются уровень шума и срок службы вентилятора.

Уровень шума вентилятора выражается в децибелах и показывает, насколько громким он будет в субъективном восприятии. Значения уровня шума вентиляторов лежат в диапазоне от 20 до 50 дБА. Человеком воспринимаются в качестве тихих только те вентиляторы, уровень шума которых не превышает 30-35 дБА.

Наконец, срок службы вентилятора выражается в тысячах часов и является объективным показателем его надежности и долговечности. На практике срок службы вентиляторов на подшипниках скольжения не превышает 10-15 тыс. часов, а на подшипниках качения — 40-50 тыс. часов.

Итак, на сегодня, пожалуй, все. В следующий раз мы вновь обратимся к вентиляторам, произведем их вскрытие и более подробно рассмотрим некоторые технические тонкости. Спасибо за внимание и до встречи!

Как выбирать радиатор охлаждения двигателя

Как выбирать радиатор охлаждения двигателя

Радиатор системы охлаждения относится к той категории запчастей, которая не требует замены “по списку” – достаточно поставить радиатор один раз, после чего производить его замену в случае выхода из строя.

Не вдаваясь в подробности, разберемся в работе системы охлаждения. А работает она так: охлаждающая жидкость отбирает тепло от нагретого двигателя, насосами отправляется по трубкам в радиатор, там охлаждается и отправляется снова в двигатель. Сама система продумана, в ней масло, топливные смеси и охлаждающая жидкость никогда не смешиваются. Скорость потока жидкости регулируется в автоматическом режиме: чем быстрее двигается коленчатый вал двигателя, тем активнее помпа прогоняет жидкость по трубкам. Автолюбителю достаточно следить за уровнем охлаждающей жидкости и отсутствием механических повреждений деталей. На словах все просто, а на деле — нет.

Дело в том, что рабочая температура в системе охлаждения автомобиля может достигнуть отметки в 120 градусов, а давление — 2 кг/см². Параметры меняются достаточно быстро, т.е. о плавном их изменении речи не идет. При этом закипание жидкости не происходит из-за высокого давления. Если было обнаружено закипание охлаждающей жидкости, можно также говорить о разгерметизации. Система охлаждения капризная, но и работает в очень жестких условиях.

Замена радиатора – прямо сейчас, или можно подождать?

Клиническая картина знакома даже тем, кто не имеет своего автомобиля. В случае ДТП обычно страдает перед и бок транспорта. Лобовое столкновение почти наверняка означает, что владельцу авто придется менять не только бампер и оптику, но и радиатор. Так что выделим основные причины замены:

  • Авария;
  • Механические повреждения, как-то от камней с дороги;
  • Замерзание антифриза;
  • Засорение трубок радиатора изнутри;
  • Повреждение любых пластиковых деталей, бачка, патрубка;
  • Соединение между металлическими и пластиковыми частями успело заметно разойтись;
  • Старение металла.

Ремонтировать или менять

Как показывает практика, ремонт радиаторов дорогостоящих автомобилей вдвое дешевле, нежели покупка и установка идентичной новой детали. Однако касается это, как и писалось, дорогих моделей. К тому же, восстановление старого радиатора занимает 2-3 дня, не более.

Ремонт радиатора

Обольщаться не стоит – ремонт возможен не всегда. Существует как минимум один вариант, при котором в нем смысла нет – трубки радиатора были сильно засорены агрессивными химическими соединениями. Чистка в этом случае бесполезна, ведь трубки не будут пропускать жидкость на должном уровне.

Касательно ремонта радиатора есть несколько советов:

  • Если у вас дорогостоящий новый автомобиль, посоветуйтесь с мастером о том, целесообразна ли замена этого элемента охлаждения. Спроси о ремонте, попросите его проверить состояние радиатора;
  • Ваш автомобиль — недорогой. В этом случае можно приобрести радиатор в любом интернет-магазине, что выходит довольно-таки дешево;
  • При нетипичных повреждениях радиатор лучше заменить — во время дальнейшей езды вы будете чувствовать себя спокойнее.

Что ж, а можно ли без помощи мастера определить, в каком состоянии находится система охлаждения? Это достаточно легко, давайте разберемся.

Основные признаки неисправности радиатора и стоит ли с ними бороться самому

Сразу же отметим, что автолюбителю не стоит сразу же грешить на радиатор. Система охлаждения относительно сложная, и слабых мест в ней несколько. Мы же продолжим рассматривать радиатор:

  • Радиатор начал подтекать. Причина нередко кроется в избыточном давлении в системе. Не советуется кустарный ремонт, как-то заливка эпоксидной смолой (без зачистки и обезжиривания протечка начнется снова), сварка в гаражных условиях;
  • Антифриз перестал остывать. Определить это легко: патрубки горячие как сверху, так и снизу. Здесь требуется чистка радиатора, поверхность которого скорее всего покрыта толстым слоем пыли, листьев, тополиного пуха;
  • Верхняя и нижняя часть радиатора холодные. Причина в том, что по засоренным трубкам горячий антифриз не может двигаться дальше по контуру радиатора и способствовать охлаждению;
  • Протечки прокладок, появление трещин в патрубках, выход из строя термостата, датчиков, помпы. Обращать внимание стоит именно на термостат: если вы прогреваете двигатель до рабочей температуры, а стрелка датчика температуры не шелохнулась, то появился еще один повод съездить к специалисту;
  • Крышка (пробка) расширительного бачка и клапан на ней неисправны. Ее можно или заменить, или попробовать доработать самому — подрезать пружины.

Поскольку самым волнующим для автолюбителей видом поломки является протечка, трезво оцениваем ситуацию. Если протечка серьезная и антифриз уходит очень быстро, то сразу же вызываем техпомощь. Утечка небольшая – заливаем дистиллированную воду и направляемся в автосервис.

Возможные последствия

Выше уже говорилось о том, что неисправная система не даст водителю реальной информации о температуре. Как правило, долгая езда с поломанным радиатором приводит к перегреву двигателя. Отметим, что для этого игнорировать поломку нужно достаточно долго.

Исправный радиатор

Менее печальный исход – закипевшая охлаждающая жидкость образует воздушные пробки, мешающие ее циркуляции. Дефект устраняется легче, поскольку не придется ремонтировать сам двигатель.

Разбираемся с эксплуатацией

Итак, предположим, что у вас или новый автомобиль, или попросту новый радиатор, который только-только был установлен. Дабы не допускать ошибок, запомните следующие правила эксплуатации:

  1. Своевременно меняйте охлаждающую жидкость. По статистике, 22% поломок авто прямо связаны с системой охлаждения. При этом данный процент для водителей в России, Казахстане и Украине несколько выше. Проблема в том, что у нас есть разделение на тосол и антифриз, хотя первый – та же охлаждающая жидкость, что и второй. Хоть тосол и привычен, настоятельно рекомендуем выбирать именно антифриз, особенно если у вас новая модель автомобиля. Тосол образует на поверхности металла защитный слой, уменьшающий теплоотдачу на 25-50%. Повышая защиту от коррозии, вы фактически ухудшаете отвод теплоты;
  2. Установите на радиатор дополнительную защитную решетку и регулярно очищайте ее от листьев, пыли и тополиного пуха. Фактически, это защита от камней, которые могут повредить радиатор;
  3. Периодически промывайте внутренние полости радиатора. Для это в специально отведенную тару сливается охлаждающая жидкость. Когда она не загрязнена, промывать радиатор нет смысла. Загрязнена — двигаемся дальше. Заливаем в систему охлаждения дистиллированную воду, заводим автомобиль и оставляем работать 15 минут. Повторяем до момента, когда из сливных отверстий не будет выходить чистая вода. Также в воду можно добавлять небольшое количество средства для промывания радиаторов, однако после его использования тщательно промойте радиатор все той же дистиллированной водой. Процедуру советуем проводить раз в год.

Выбираем новый радиатор

При выборе обращают внимание на следующее:

  • Габаритные размеры;
  • Комплектация;
  • Плотность ламелей;
  • Материал;
  • Толщина сердечника;
  • Количество трубок;
  • Где находится входные и выходные патрубки, их размеры;
  • Особенности конструкции.

Особенности конструкции предусматривают то, можно ли установить запчасть вместе с радиатором кондиционера, предусмотрено ли охлаждение АКПП, имеется ли компенсационный бак и соединение с ним. Подкапотное пространство заполнено плотно, так что обратите внимание на геометрию: ширину, длины, толщину. Если вы намерены брать аналог, обратите внимание на плотность ламелей — она не должна не меньше, чем у старого образца. Степень подобия количества трубок должна быть максимальной. Сердечники должны быть одинаковы.

Качественное выполненный радиатор охлаждения

Расположение патрубков играет большую роль. Они могут располагаться или на одной стороне, или на противоположной. Их диаметр и длина подбирается особенно тщательно, дабы не приходилось брать другой радиатор или наращивать длину патрубков.

Касательно материала: медно-латунные радиаторы относятся к распространенным, но от них постепенно отказываются. Коэффициент теплопроводности у меди самый большой среди всех металлов после серебра. При этом радиатор достаточно тяжелый, нередко имеет плохую вибрационную стойкость. Следующий на очереди материал — алюминий. Вес алюминиевых радиаторов в 2-3 раза меньше, чем вес медно-латунных. Японские алюминиевые радиаторы и легкие, и обеспечивают отличное охлаждение. Цена на них достаточно высока. Дешевые алюминиевые радиаторы уступают медным.

Важно понимать, что чем выше поверхность теплоотдачи, тем лучше работает радиатор. По этой причине производители стараются сделать количетсво трубок достаточно большим (радиатор в итоге становится толще), а также уменьшить расстояние между ними (уменьшается шаг трубок). Алюминиевые радиаторы выглядят внушительно – относительно невысокая теплопроводность материала с лихвой компенсируется большой емкостью конечного изделия.

Краткий экскурс по брендам

Итак, у нас на выбор несколько десятков брендов европейских брендов и многоликий китайский производитель. Все радиаторы с заводов-производителей хороши, но их все равно легко разделить на 2 категории: дорогостоящие и бюджетные.

Из дорогостоящих можно отметить оригиналы из Японии: Nissen, Denso. Германия: Behr, Hella. Нидерланды: NRF. Франция: Valeo.

Из недорогих стоит отметить радиаторы из Польши фирмы Thermotec и датские JP — качество неизменно высокое, но и цены не кусаются. Многие автолюбители сегодня выбирают радиаторы польской фирмы.

Занимают свою нишу также Van Wezel из Бельгии, Ava Quality Cooling из Нидерландов. Они и не слишком дорогие, и не относятся к бюджетным.

Что же в финале

Владелец авто может стать перед выбором: неплохой, казалось бы, китайский радиатор и недорогой польский. Здесь нужно учесть, что китайские радиаторы практически всегда имеют круглые трубки. К вашему же авто могут подойти только радиаторы с овальными трубками. При этом, согласно описанию на упаковке, такое изделие можно установить на автомобиль со спекаемым радиатором (трубки овальные).

Особенность вот в чем: у трубок круглого сечения есть “аэродинамическая тень”, почти не попадающая под воздействие холодного воздуха. У плоскоовальных трубок этого недостатка нет. Если вы решитесь поставить на автомобиль радиатор с круглыми трубками, хотя производитель еще на заводе поставил радиатор с трубками овального сечения, последствия могут быть следующими:

  • Мотор вентилятора выйдет из строя;
  • Температура двигателя будет держаться на стабильно высоком уровне;
  • Возможный перегрев двигателя.

Все три варианта дадут о себе знать, скорее всего, когда чередуются старт и торможение, как это бывает в пробках, и когда грузовой транспорт тянет на себе что-то тяжелое. В иных случаях обман не будет раскрыт до механической поломки радиатора.


Перед покупкой лишний раз осмотрите изделие, не забывая о следующем: лучшим материалом является алюминий; толщина сердцевины совпадает с оной у старого радиатора; изделие с большим количеством лент или пластин предпочтительно; форма трубок — такая же, как у оригинального радиатора с завода; количество трубок — такое же или большее.

Новая запчасть системы охлаждения

Хороший радиатор обеспечивает настолько хороший тепловой баланс двигателя, вентилятор охлаждения включается от раза к разу. При этом за счет экономии электроэнергии и все того же баланса несколько уменьшаются затраты топлива.

Вывод

Резюмируя, отметим: низкие цены на продукт уже являются поводом задуматься о целесообразности такой покупки. Европейские и японские радиаторы — однозначно лучший выбор. Они служат дольше, охлаждают лучше. Даже их внешний вид приятен глазу, что лишний раз говорит о культуре производства и дает право судить о высоком качестве изделия. Советуем не экономить, а выбирать радиаторы вышеизложенных фирм. 

Модернизация радиатора системы водяного охлаждения (автопечки)

В основной массе самодельных систем водяного охлаждения в качестве радиатора используется радиатор от автомобильной печки. И если для работы по назначению он прекрасно подходит, то как радиатор водяного охлаждения имеет один очень большой недостаток – крайне малое расстояние между пластинами. На первый взгляд это прекрасно. Чем меньше расстояние между пластинами, тем большее их количество можно разместить и, следовательно, получить большую площадь поверхности. Чем больше площадь радиатора, тем большее количество тепла он сможет рассеять.

Но не все так просто. Воздух имеет такие свойства как плотность и вязкость. Расстояние между медными пластинами моей автопечки 1 – 2мм. Что бы продуть такие щели нужен сильный поток воздуха. Сильный поток воздуха – это большие обороты вентилятора и, следовательно, высокий уровень шума. А, как известно, одним из преимуществ систем водяного охлаждения является низкий уровень шума. Этого преимущества мы себя и лишаем.

Имея большой опыт эксплуатации систем водяного охлаждения, я давно подметил, что производительность системы резко падает с уменьшением оборотов вентилятора. Конечно, не один я такой умный и наблюдательный, об этом много написано. Известно, что при недостаточных оборотах вентилятора и малых щелях радиатора образуется воздушная подушка, и вентилятор просто не «продувает» радиатор.

Фото1. Радиатор автопечки. Фото2. Радиатор автопечки «на просвет» На фотографии 2, я разместил сзади автопечки настольную лампу. Даже свет не пробивается сквозь такое частое оребрение.

Я давно разрабатывал метод увеличения расстояния между пластинами радиатора. Но все, что приходило мне в голову – это распаять радиатор, убрать лишнее и спаять снова. Но, зная свою феноменальную выдержку и невероятную усидчивость, даже не брался за такую работу. Слишком велик риск разрушения автопечки об угол, разбрасывания инструмента и обилия ненормативной лексики.

Нужен простой и по возможности необременительный метод переделки. Мне меньше стрессов и будет интереснее народу. Был еще вариант выдрать лишние листы медицинским зажимом, но опыт не удался.

Крутил я в руках автопечку, крутил. Рассматривал. И рассмотрел, что пластины припаяны не везде, в основном держатся «на трении». А где припаяны, то не сильно. Взял я обычную плоскую отвертку и попробовал раздвинуть пластины. Получилось. Курочить сразу не стал. Нужно сначала протестировать радиатор как есть, до переделки

Из подручных материалов смастерил диффузор и установил на него 120мм вентилятор. Смонтировал на радиатор.

Загерметизировал все ненужные щели малярной лентой (как изолента, только из бумаги). И подключил к своему системнику.

Как понятно из фотографии, корпус системника самодельный. Имеет встроенную систему водяного охлаждения. В качестве радиатора используется алюминиевая батарея отопления. И предусмотрена возможность подключения дополнительных радиаторов для тестирования. Батарея же в таких случаях отключается. Все эти включения и выключения производятся шаровыми кранами.

Про корпус и его начинку можно почитать на моей ПС. Но сейчас не об этом.

Конфигурация системника:

  • CPU – Athlon 64 3000+
  • MB – Epox 8KDA3I
  • RAM – 2 по 512Mb DDR500 Digma
  • Gpu – GeForce 5950
  • HDD – Samsung 160G
  • Power – EuroCase 480W

В качестве теплоносителя я использую чистый тосол. Делаю это только из-за того, что все другие сочетания дистиллированной воды со спиртом, этиленгликолем, тосолом вызывают со временем коррозию насоса Grundfos. Корпус у него чугунный. И вода в прозрачных шлангах делается неприятного грязно-коричневого цвета. Вода эффективнее тосола, это я проверял сам, и почитать об этом можно здесь – «Сравнение тосола и дистиллированной воды в системе водяного охлаждения.». Но я жертвую этими одним, двумя градусами во имя красоты. Дальше в статье я буду говорить «водяное охлаждение», не говорить же «тосольное»!

Тосолом я охлаждаю процессор, чипсет, графический процессор и память на видеокарте. Фиксировать я буду только температуру процессора по прилагаемой к материнской плате утилите USDM. Она удобна еще и тем, то выводит значение температуры процессора на встроенный в плату светодиодный индикатор. И температура всегда перед глазами. Греть систему я, как всегда, буду тестом 3DMark03. Этот тест греет всю систему целиком и процессор и видеокарту.

Включаем. Смотрим. Сначала вентилятор на автопечке работает от напряжения 10.5 вольт. Это из-за того, что вентиляторы я включаю через электронный реобас, собранный на КРЕН. Особенность схемы такова, что выше напряжения он не дает. Поработав часик в Word, смотрю температуру процессора. Она составила 31 градус. Запускаю 3DMark03. Жду час. Температура поднялась до 39 градусов. Система неразогнана.

С помощью реобаса понижаю напряжение на вентиляторе до 5 вольт. И продолжаю 3DMark03. По прошествии еще часа температура поднялась до 44-45 градусов. Показания все время менялись, то 44, то 45. Вообще показания индикатора часто меняются. Стоит выключить тест и за одну секунду показания уменьшаются на два-три градуса. Теперь гоню процессор: FSB 260, множитель 10, Vcore 1.7. Реально 1.75 – мать завышает напругу. Крутим тест дальше. Температура поднялась до 54-55 градусов.

Все, показания сняты, приступим к модернизации. Отвертку мне и молоток! Разбираю систему, снимаю автопечку. Беру отвертку, приступаю.

Как видно на фотографии, отверткой раздвигаю пластины. Делать это нужно осторожно и с двух сторон. Сначала я перестарался и проткнул трубку. Они спаяны из тонкого медного листа. Пришлось паять. Проверим, как получается.

Теперь свет видно и щель выходит 4 – 5мм. Раздвигаю листы через четыре. Через полчаса начинаю жалеть, что связался с этой железякой. Начинает подступать психоз. Занятие крайне нудное, но креплюсь изо всех сил. И вот он результат:

А на просвет, какая красота!

Потом я подсчитал, сколько я расширил отверстий. Получилось 493, а с двух сторон 986. Кошмар! Но не будем о грустном. Жизнь продолжается. Всего-то и выкинул из нее пару часов. Собираем, включаем.

Сначала вентилятор работает от 10.5 вольт. Через час неспешной работы в Word смотрим температуру – 30 градусов. Всего на градус меньше! Стоило столько страдать. Но чтобы проверить все до конца, ставим напряжение на вентиляторе 5 вольт и работаем дальше. Заработавшись, забыл о времени и когда через пару часов взглянул на индикатор, не поверил своим глазам – 31 градус! Напомню, что до переделки на 5 вольтах температура поднималась до 39 градусов. Видимо при расстоянии между пластинами 4-5мм радиатор прекрасно продувается и на 5-ти вольтах! Восемь градусов выигрыш.

Теперь «погреем» систему 3DMark03. Через 35 минут температура начала колебаться 39-40 градусов и выше не росла. Ничего себе, такая же температура до модернизации была при питании вентилятора 10.5 вольт и шум от него был ощутим. А тут тишина и та же температура. Неплохо.

Теперь разгон. Не буду больше морочить голову читателям, скажу сразу результат – 48 градусов. Процессор с модернизированным радиатором стал холоднее на 7-8 градусов. Преимущество модернизированной печки налицо. Не ожидал такого эффекта. Для полноты картины надо сказать, что температура в комнате колебалась в пределах 21-23 градуса.


Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

РадиоКот :: Радиаторы и охлаждение.

РадиоКот >Статьи >

Радиаторы и охлаждение.

В физике, электротехнике и атомной термодинамике есть известный закон — ток, протекающий по проводам, нагревает их. Придумали его Джоуль и Ленц, и оказались правы — так оно и есть. Всё, что работает от электричества, так или иначе часть проходящей энергии передаёт в тепло.
Так уж получилось в электронике, что самым страдающим от тепла объектом нашей окружающей среды является воздух. Именно воздуху нагревающиеся детали передают тепло, а от воздуха требуется принять тепло и куда-нибудь подевать. Потерять, к примеру, или рассеять по себе. Процесс отдачи тепла мы с вами назовем охлаждением.
Наши электронные конструкции тоже рассеивают немало тепла, одни — больше, другие — меньше. Греются стабилизаторы напряжения, греются усилители, греется транзистор, управляющий релюшкой или даже просто мелким светодиодом, разве что греется ну совсем немного. Ладно, если греется немного. Ну а если он жарится так, что руку держать нельзя? Давайте пожалеем его и попробуем как-нибудь ему помочь. Так сказать, облегчить его страдания.
Вспомним устройство батареи отопления. Да, да, та самая обычная батарея, что греет комнату зимой и на которой мы сушим носки и футболки . Чем больше батарея, тем больше тепла будет в комнате, так ведь? По батарее протекает горячая вода, она нагревает батарею. У батареи есть важная вещь — количество секций. Секции контактируют с воздухом, передают ему тепло. Так вот, чем больше секций, то есть чем больше занимаемая площадь батареи, тем больше тепла она может нам отдать. Приварив еще парочку секций, мы сможем сделать теплее нашу комнату. Правда, при этом горячая вода в батарее может остыть, и соседям ничего не останется .
Рассмотрим устройство транзистора.

На медном основании (фланце) 1 на подложке 2 закреплен кристалл 3. Он подключается к выводам 4. Вся конструкция залита пластмассовым компаундом 5. У фланца есть отверстие 6 для установки на радиатор.
Вот это по сути та же самая батарея, посмотрите! Кристалл греется, это как горячая вода. Медный фланец контактирует с воздухом, это секции батареи. Площадь контакта фланца и воздуха — это место нагревания воздуха. Нагревающийся воздух охлаждает кристалл.

Как сделать кристалл холоднее? Устройство транзистора мы изменить не можем, это понятно. Создатели транзистора об этом тоже подумали и для нас, мучеников, оставили единственную дорожку к кристаллу — фланец. Фланец — это как одна-единственная секция у батареи — жарить жарит, а тепла воздуху не передается — маленькая площадь контакта. Вот тут предоставляется простор нашим действиям! Мы можем нарастить фланец, припаять к нему еще «парочку секций», то бишь большую медную пластинку, благо фланец сам медный, или же закрепить фланец на металлической болванке, называемой радиатором. Благо отверстие во фланце приготовлено под болт с гайкой.

Что же такое радиатор? Я твержу уже третий абзац про него, а толком так ничего и не рассказал! Ладно, смотрим:

Как видим, конструкция радиаторов может быть различной, это и пластинки, и ребра, а еще бывают игольчатые радиаторы и разные другие, достаточно зайти в магазин радиодеталей и пробежаться по полке с радиаторами . Радиаторы чаще всего делают из алюминия и его сплавов (силумин и другие). Медные радиаторы лучше, но дороже. Стальные и железные радиаторы применяются только на очень небольшой мощности, 1-5Вт, так как они медленно рассеивают тепло.
Тепло, выделяемое в кристалле, определяется по очень простой формуле P=U*I, где P — выделяемая в кристалле мощность, Вт, U = напряжение на кристалле, В, I — сила тока через кристалл, А. Это тепло проходит через подложку на фланец, где передается радиатору. Далее нагретый радиатор контактирует с воздухом и тепло передается ему, как следующему участнику нашей системы охлаждения.

Посмотрим на полную схему охлаждения транзистора.

У нас появились две штуки — это радиатор 8 и прокладка между радиатором и транзистором 7. Её может и не быть, что и плохо, и хорошо одновременно. Давайте разбираться.

Расскажу о двух важных параметрах — это тепловые сопротивления между кристаллом (или переходом, как его еще называют) и корпусом транзистора — Rпк и между корпусом транзистора и радиатором — Rкр. Первый параметр показывает, насколько хорошо тепло передается от кристалла к фланцу транзистора. Для примера, Rпк, равное 1,5градуса Цельсия на ватт, объясняет, что с увеличением мощности на 1Вт разница температур между фланцем и радиатором будет 1,5градуса. Иными словами, фланец всегда будет холоднее кристалла, а насколько — показывает этот параметр. Чем он меньше, тем лучше тепло передается фланцу. Если мы рассеиваем 10Вт мощности, то фланец будет холоднее кристалла на 1,5*10=15градусов, а если же 100Вт — то на все 150! А поскольку максимальная температура кристалла ограничена (не может же он жариться до белого каления!), фланец надо охлаждать. На эти же 150 градусов .

К примеру:
Транзистор рассеивает 25Вт мощности. Его Rпк равно 1,3градуса на ватт. Максимальная температура кристалла 140градусов. Значит, между фланцем и кристаллом будет разница в 1,3*25=32,5градуса. А поскольку кристалл недопустимо нагревать выше 140градусов, от нас требуется поддерживать температуру фланца не горячее, чем 140-32,5=107,5градусов. Вот так.
А параметр Rкр показывает то же самое, только потери получаются на той самой пресловутой прокладке 7. У нее значение Rкр может быть намного больше, чем Rпк, поэтому, если мы конструируем мощный агрегат, нежелательно ставить транзисторы на прокладки. Но всё же иногда приходится. Единственная причина использовать прокладку — если нужно изолировать радиатор от транзистора, ведь фланец электрически соединен со средним выводом корпуса транзистора.

Вот давайте рассмотрим еще один пример.
Транзистор жарится на 100Вт. Как обычно, температура кристалла — не более 150градусов. Rпк у него 1градус на ватт, да еще и на прокладке стоит, у которой Rкр 2градуса на ватт. Разница температур между кристаллом и радиатором будет 100*(1+2)=300градусов. Радиатор нужно держать не горячее, чем 150-300 = минус 150 градусов: Да, дорогие мои, это тот самый случай, который спасет только жидкий азот: ужос!
Намного легче живется на радиаторе транзисторам и микросхемам без прокладок. Если их нет, а фланцы чистенькие и гладкие, и радиатор сверкает блеском, да еще и положена теплопроводящая паста, то параметр Rкр настолько мал, что его просто не учитывают.

Разобрались? Поехали дальше!

Охлаждение бывает двух типов — конвекционное и принудительное. Конвекция, если помним школьную физику, это самостоятельное распространение тепла. Так же и конвекционное охлаждение — мы установили радиатор, а он сам там как-нибудь с воздухом разберется. Радиаторы конвекционного типа устанавливаются чаще всего снаружи приборов, как в усилителях, видели? По бокам две металлические пластинчатые штуковины. Изнутри к ним привинчиваются транзисторы. Такие радиаторы нельзя накрывать, закрывать доступ воздуха, иначе радиатору некуда будет девать тепло, он перегреется сам и откажется принимать тепло у транзистора, который долго думать не будет, перегреется тоже и: сами понимаете что будет. Принудительное охлаждение — это когда мы заставляем воздух активнее обдувать радиатор, пробираться по его ребрам, иглам и отверстиям. Тут мы используем вентиляторы, различные каналы воздушного охлаждения и другие способы. Да, кстати, вместо воздуха запросто может быть и вода, и масло, и даже жидкий азот . Мощные генераторные радиолампы частенько охлаждаются проточной водой.
Как распознать радиатор — для конвекционного он или принудительного охлаждения? От этого зависит его эффективность, то есть насколько быстро он сможет остудить горячий кристалл, какой поток тепловой мощности он сможет через себя пропустить.
Смотрим фотографии.

Первый радиатор — для конвекционного охлаждения. Большое расстояние между ребрами обеспечивает свободный поток воздуха и хорошую теплоотдачу. На второй радиатор сверху одевается вентилятор и продувает воздух сквозь ребра. Это принудительное охлаждение. Разумеется, использовать везде можно и те, и те радиаторы, но весь вопрос — в их эффективности.
У радиаторов есть 2 параметра — это его площадь (в квадратных сантиметрах) и коэффициент теплового сопротивления радиатор-среда Rрс (в Ваттах на градус Цельсия). Площадь считается как сумма площадей всех его элементов: площадь основания с обеих сторон + площадь пластин с обеих сторон. Площадь торцов основания не учитывается, так там квадратных сантиметров ну совсем немного будет .

Пример:
радиатор из примера выше для конвекционного охлаждения.
Размеры основания: 70х80мм
Размер ребра: 30х80мм
Кол-во ребер: 8
Площадь основания: 2х7х8=112кв.см
Площадь ребра: 2х3х8=48кв.см.
Общая площадь: 112+8х48=496кв.см.

Коэффициент теплового сопротивления радиатор-среда Rрс показывает, на сколько увеличится температура выходящего с радиатора воздуха при увеличении мощности на 1Вт. Для примера, Rрс, равное 0,5 градуса Цельсия на Ватт, говорит нам, что температура увеличится на полградуса при нагреве на 1Вт. Этот параметр считается трехэтажными формулами и нашим кошачьим умам ну никак не под силу: Rрс, как и любое тепловое сопротивление в нашей системе, чем меньше, тем лучше. А уменьшить его можно по-разному — для этого радиаторы чернят химическим путем (например алюминий хорошо затемняется в хлорном железе — не экспериментируйте дома, выделяется хлор!), еще есть эффект ориентировать радиатор в воздухе для лучшего прохождения его вдоль пластин (вертикальный радиатор лучше охлаждается, чем лежачий). Не рекомендуется красить радиатор краской: краска — лишнее тепловое сопротивление. Если только слегка, чтобы темненько было, но не толстым слоем!

В приложении есть маленький программчик, в котором можно посчитать примерную площадь радиатора для какой-нибудь микросхемы или транзистора. С помощью него давайте рассчитаем радиатор для какого-нибудь блока питания.
Схема блока питания.

Блок питания выдает на выходе 12Вольт при токе 1А. Такой же ток протекает через транзистор. На входе транзистора 18Вольт, на выходе 12Вольт, значит, на нем падает напряжение 18-12=6Вольт. С кристалла транзистора рассеивается мощность 6В*1А=6Вт. Максимальная температура кристалла у 2SC2335 150градусов. Давайте не будем эксплуатировать его на предельных режимах, выберем температуру поменьше, для примера, 120градусов. Тепловое сопротивление переход-корпус Rпк у этого транзистора 1,5градуса Цельсия на ватт.
Поскольку фланец транзистора соединен с коллектором, давайте обеспечим электрическую изоляцию радиатора. Для этого между транзистором и радиатором положим изолирующую прокладку из теплопроводящей резины. Тепловое сопротивление прокладки 2градуса Цельсия на ватт.
Для хорошего теплового контакта капнем немного силиконового масла ПМС-200. Это густое масло с максимальной температурой +180градусов, оно заполнит воздушные промежутки, которые обязательно образуются из-за неровности фланца и радиатора и улучшит передачу тепла. Многие используют пасту КПТ-8, но и многие считают её не самым лучшим проводником тепла.
Радиатор выведем на заднюю стенку блока питания, где он будет охлаждаться комнатным воздухом +25градусов.
Все эти значения подставим в программку и посчитаем площадь радиатора. Полученная площадь 113кв.см — это площадь радиатора, рассчитанная на длительную работу блока питания в режиме полной мощности — дольше 10часов. Если нам не нужно столько времени гонять блок питания, можно обойтись радиатором поменьше, но помассивнее. А если мы установим радиатор внутри блока питания, то отпадает необходимость в изолирующей прокладке, без нее радиатор можно уменьшить до 100кв.см.
А вообще, дорогие мои, запас карман не тянет, все согласны? Давайте думать о запасе, чтобы он был и в площади радиатора, и в предельных температурах транзисторов. Ведь ремонтировать аппараты и менять пережаренные транзисторы придется не кому-нибудь, а вам самим! Помните об этом!
Удачи.

Вопросы складываем сюда.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

АКТИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ РАДИАТОРОВ

   При протекании больших токов в цепях, выделяется энергия в виде тепла. Примером таких цепей могут служить блоки питания, усилители низких/высоких частот, ШИМ-контроллеры, выпрямительные диоды. Для отвода тепла используют металлические радиаторы разных форм и размеров, соответственно площадей. Не редко возникает проблема отвода тепла от самого радиатора, в случаях когда радиатор не совсем хорошо справляется с поставленной задачей. Для устранения этой проблемы, часто используют «кулеры» (вентиляторы), устанавливаемые на радиатор. 

 «кулеры» вентиляторы

   Также возникла проблема устранения шума, производимого вентилятором при слабых нагрузках. При слабых нагрузках радиатор холодный и хорошо справляется со своей задачей, при сильных нагрузках – горячий. В обоих случаях вентилятор вращается с одинаковыми оборотами, производя шум, даже когда охлаждение радиатора особо не нужно. Для устранения данной проблемы, была отыскана самая простая аналоговая схема регулировки (изменения напряжения, при изменении темепературы) оборотов вентилятора. Данная схема не критична к заменам транзисторов на другие, тех же проводимостей (NPN,PNP). 

Схема

Схема регулятор оборотов кулера от температуры

   Изначально в схеме, в качестве датчика температуры использовался транзистор КТ315. После нескольких опытов, были следующие замечания по поводу использования этих КТ315:

   Плюсы: Наличие. КТ315 навалом, они дешевые и очень распространенные. Размеры – размер КТ315 позволяет поместить его между ребер некоторых радиаторов.

   Минусы: Температура. Так как у КТ315 корпус не из металла, теплопроводность малая, следственно и регулировка оборотов будет не чувствительная. Отсутствие крепления (отверстия для болта крепления к радиатору).

транзистор в корпусе ТО126

   Из-за низкой чувствительности к изменениям температуры, пришлось заменить КТ315 на КТ940 (коих также навалом) в корпусе ТО126, с отверстием для болта и металлическим основанием. Транзистор прикручивается к радиатору/источнику тепла с использованием теплопроводной пасты.

Самодельный температурный регулятор оборотов кулера

   В качестве второго транзистора, управляющего нагрузкой, подбирается любой подходящий по параметрам нагрузки и проводимостью (PNP). Печатная плата регулятора не создавалась потому, что его можно собрать навесным монтажом.  

Настройка

   Настройка регулятора производится следующим образом: при помощи подстроечного резистора выставляется нижний предел напряжения на нагрузке, позволяющий вентилятору работать на малых оборотах или вовсе не вращаться. Я остановился на втором варианте, подключив параллельно нагрузке вольтметр, выставил напряжение около 2,5 (В).

АКТИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ РАДИАТОРОВ

Видео работы устройства

   Данная схема исправно работает в моем блоке питания.  При существенном нагреве радиатора – вентилятор постепенно, в зависимости от температуры датчика (КТ940), изменяет свои обороты. Таким образом, можно избавиться постоянной работы вентилятора, снизить шумы и потребление энергии вентилятором. Холодные радиаторы всем! С Вами был BFG5000.

   Форум по автоматике

   Обсудить статью АКТИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ РАДИАТОРОВ


Хороший радиатор – залог эффективной работы системы охлаждения

Радиатор – основная деталь системы охлаждения

Сохранение рабочей температуры в необходимых пределах – важнейший фактор стабильной работы двигателя. Опасен как перегрев, так и охлаждение ниже установленной нормы. Сильный нагрев двигателя может изменить рабочие зазоры, что вызовет усиленный износ деталей и даже может привести к заклиниванию узлов и агрегатов. Повышенный нагрев опасен еще и тем, что ухудшает наполнение цилиндров горючей смесью, негативно отражается на самовоспламенении и детонации, что приводит к потерям мощности двигателя.

Значительное охлаждение двигателя вызывает конденсирование рабочей смеси на холодных стенках цилиндров, образовавшийся конденсат стекает в картер двигателя, разжижая тем самым моторное масло. Как следствие, снижается мощность двигателя, увеличивается износ деталей мотора. С понижением температуры моторное масло густеет, текучесть его снижается. Это также сокращает мощность двигателя, повышает топливный расход.

Одна из наиболее удачных моделей легковых автомобилей с двигателем, охлаждающимся только воздухом, – Porshe 911

Одна из наиболее удачных моделей легковых
автомобилей с двигателем, охлаждающимся
только воздухом, – Porshe 911

В автостроении встречается три вида систем охлаждения: воздушная, жидкостная и гибридная. Воздушное охлаждение имеет свои преимущества и вполне успешно действовало, например, в ЗАЗ-968. Оставил о себе добрую память неприхотливый в эксплуатации Porshe 911, также оснащенный воздушным охлаждением. А грузовики Magirus 232 D 19 и Magirus 290 D 26, работавшие на БАМе, продемонстрировали всему миру, что большегрузные машины вполне успешно могут комплектоваться дизелями с воздушным охлаждением и эффективно работать в самых сложных погодных и дорожных условиях.

Жидкостное охлаждение в чистом виде сегодня в автомобилестроении практически не используется. В существовавших конструкциях жидкость не успевала охлаждаться после отбора тепла от цилиндров двигателя, поэтому либо машины с жидкостным охлаждением должны были делать перерывы в работе, либо система охлаждения существенно усложнялась и увеличивалась в габаритах, что было крайне неудобно.

В результате победила гибридная система охлаждения. Сегодня именно ее называют жидкостной, хотя это не совсем корректно, поскольку тепло отводится и охлаждающей жидкостью, и атмосферным воздухом. Гибридное охлаждение состоит из нескольких основных компонентов: рубашки охлаждения блока цилиндров, головки блока цилиндров, жидкостного насоса, или, как его еще называют, помпы, термостата, расширительного бачка, соединительных патрубков и датчиков температуры, но главными элементами системы являются радиаторы, один или несколько, и вентилятор, необходимый для принудительного охлаждения жидкости в радиаторе.

Радиатор охлаждения – это теплообменник, предназначенный для сохранения рабочей температуры двигателя, в зависимости от типа двигателя, в границах от 85 до 100°С и предотвращения перегрева двигателя. Радиаторы бывают разных конструкций и конфигураций. Наиболее распространенными радиаторами являются ленточные и пластинчатые. Пластинчатые радиаторы охлаждения имеют худшие характеристики теплообмена и большую металлоемкость по сравнению с ленточными радиаторами. Они уходят в прошлое, вытесняемые ленточными паяными конструкциями.

Традиционный водный раствор этиленгликоля, если его в срок не поменять, со временем мо- жет образовать кислую среду и начать разъ- едать детали двигателя, в т.ч. и алюминиевые компоненты радиатора

Традиционный водный раствор
этиленгликоля, если его в срок
не поменять, со временем может
образовать кислую среду и начать
разъедать детали двигателя, в т.ч.
и алюминиевые компоненты радиатора

Поскольку детали радиаторов постоянно контактируют с охлаждающей жидкостью (в дальнейшем – ОЖ), то для предотвращения образования очагов коррозии в качестве материалов для деталей радиаторов используют пластмассы и цветные металлы. Широко применяются медно-латунные радиаторы, до 80-х гг. они считались вообще наиболее эффективными и практичными. Ведь, кроме коррозионной стойкости, медь обладает самой лучшей проводимостью тепла среди промышленных материалов.

Однако, под давлением ужесточающихся экологических норм, а также в связи с ростом цены на медь и латунь, сегодня все большее распространение получают радиаторы алюминиевые. Их преимуществами являются высокая коррозионная стойкость, деформируемость, стойкость к скачкам давления, небольшая собственная масса. Специалисты отмечают, что алюминиевые радиаторы служат дольше медно-латунных.

Однако у них имеются свои недостатки: прежде всего, теплопроводность алюминия составляет всего около 60% от теплопроводности меди. Кроме того, технология производства алюминиевых радиаторов достаточно сложна. Еще одним минусом является то, что алюминиевые радиаторы имеют большую площадь теплоотдающей поверхности, что может снижать эффективность их работы.

В автомобильной практике наибольшую популярность завоевали радиаторы, изготовленные методами сборки либо пайки. До недавнего времени сборные радиаторы были больше распространены, поскольку их себестоимость была ниже паяных, они считались более надежной конструкцией, чем пайка. Но технологии совершенствовались. Упрощалась, с одновременным повышением качества, пайка, а открытие новых материалов для пайки изменило отношение потребителей к паяным конструкциям. Очень удачной оказалась технология пайки Nocolok, она получила признание всех ведущих производителей радиаторов.

Magirus 232 D26 грузовик с двигателем с воздушным охлаж- дением. Наши бамовцы хорошо запомнили эти неприхотливые мощные машины

Magirus 232 D26 грузовик с двигателем с воздушным
охлаждением. Наши бамовцы хорошо запомнили эти
неприхотливые мощные машины

Благодаря внедрению Nocolok паяные радиаторы стали опережать сборные по прочности, качественная пайка позволила производить паяные радиаторы практически любой геометрической формы, что для сборных радиаторов было неприемлемо. Также паяные радиаторы оказались более эффективны с точки зрения теплоотдачи, им свойственно пониженное аэродинамическое и гидравлическое сопротивление. Металлоемкость паяных радиаторов меньше сборных. По заключениям экспертов, уже через 3..5 лет в сборных радиаторах параметры теплоотдачи могут понизиться на 30 и более процентов. Это случается при окислении соединений охлаждающих трубок и пластин. Вибрация ослабляет жесткость сборной конструкции радиатора, паяные же радиаторы значительно дольше сохраняют свои эксплуатационные качества.

Необходимость уделять внимание системе охлаждения и основному ее элементу – радиатору подтверждает тот факт, что до 22% всех поломок, возникающих в двигателях, связывают непосредственно со сбоями в работе системы охлаждения, а около 40% внеплановых остановок работы двигателя с проблемами охлаждения мотора связаны косвенно.

Большая часть дефектов в системе охлаждения возникает в результате механических повреждений элементов системы охлаждения. Так, при ударах по радиатору, например, при ДТП он теряет герметичность, через трещины либо неплотности может вытекать ОЖ.

Однако если исключить физический фактор, срок службы радиатора оказывается гораздо более долгим, чем у большинства других деталей автомобиля. Хотя для сохранения высоких показателей теплоотдачи необходимо не реже раза в год тщательно промывать сердцевину радиатора от отложений пыли и мусора.

Также нужно использовать только качественную ОЖ. Это значит, что, во-первых, ОЖ должна быть достаточно морозоустойчива, во-вторых, обладать высокими антикоррозионными свойствами, а в-третьих, жидкий хладагент должен иметь смазывающие свойства. Исполняя роль смазки в насосе системы охлаждения, ОЖ существенно увеличивает эксплуатационный ресурс помпы.

К сожалению, на рынке сегодня реализуется множество видов ОЖ, не отвечающих отечественным стандартам к техническим жидкостям данного назначения. Встречаются такие «образцы» ОЖ, которые могут, наоборот, вызвать распространение коррозии и достаточно быстро засорить трубки охлаждения различными отложениями. Специалисты настоятельно рекомендуют не экономить и при покупке необходимых материалов обращаться только к проверенным поставщикам.

Наиболее часто радиаторы вы- ходят из строя из-за физическо- го воздействия на конструкцию радиатора

Наиболее часто радиаторы выходят из строя из-за
физического воздействия на конструкцию радиатора

Какой радиатор лучше?

Эффективность работы радиатора выражается в его теплоотдаче. Теплоотдача же, в свою очередь, зависит от емкости радиатора и теплопроводности материала трубок радиатора. Если радиатор имеет значительную толщину сердцевины, то это, скорее всего, означает, что ширина охлаждающих трубок увеличена, расстояние между ними минимально, благодаря чему установлено максимальное количество охлаждающих трубок. Таким образом, более толстый радиатор имеет, как правило, большую емкость, и это положительно отражается как на его теплоотдаче, так и на его эксплуатационных показателях в целом.

Также теплоотдача радиатора увеличивается при добавлении элементов «оребрения» – охлаждающих лент и/или пластин. Это, конечно, увеличивает массу радиатора, но зато существенно повышает эффективность отвода тепла от двигателя.

В алюминиевых радиаторах для компенсации относительно низкой теплопроводности устанавливают значительно более широкие, чем использовались в медно-латунных, охлаждающие трубки. Если в медно-латунных радиаторах в тонких трубках довольно часто возникают трещины и монтировать их в радиаторе приходится в два ряда, то в алюминиевых радиаторах трубки в два и даже в три раза шире медных, и это позволяет делать алюминиевые радиаторы однорядными и очень прочными.

Исследования показали, что форма сечения охлаждающих трубок имеет большое значение для эффективности работы радиатора. Так, трубки круглого сечения, с точки зрения аэродинамических процессов, происходящих в радиаторе, существенно проигрывают трубкам плоскоовального сечения.

Комбинированный радиатор, имеются и алюминиевые, и пластмассовые детали

Комбинированный радиатор, имеются и
алюминиевые, и пластмассовые детали

Лучшие радиаторы – это…

Сегодня рынок радиаторов очень разнороден, и хороший радиатор найти не всегда легко. Вот только несколько компаний, чья продукция практически гарантированно не создаст покупателю дополнительных проблем на долгие годы.

Одной из наиболее авторитетных среди производителей авторадиаторов является датская компания Nissens. Кроме авторадиаторов охлаждения, Nissens производит отопители, интеркулеры, масляные радиаторы, системы охлаждения промышленного назначения. Компания производит несколько тысяч моделей радиаторов для различных легковых автомобилей, микроавтобусов и грузовиков, оснащаемых всеми типами двигателей. Все радиаторы Nissens отличаются от конкурентов тепловой эффективностью, превышающей на 15…20% параметры стандартных радиаторов. Радиаторы от Nissens обладают высокой коррозионной стойкостью, легки, прочны, долговечны и, наконец, полностью отвечают всем европейским требованиям, предъявляемым к OEM-компонентам, которые составляют около 50% от объема производства Nissens. Компания является ОЕM-поставщиком для ряда ведущих компаний, таких как Deutz-Fahr, Scania Вuses, Massey Ferguson, Dynapac, SAAB, Still, Van Hool, Compair Group и Ingersoll Rand.

При изготовлении радиаторов в Nissens используют только материалы лучшего качества, используются алюминий, медь, латунь. Высококачественный алюминий после специальной обработки получает очень высокую коррозионную стойкость. Сердцевины, изготавливаемые по системе McCord, – это использование специальных жалюзи, это установка трубок охлаждения на минимальном расстоянии друг от друга, а также пайка компонентов сердцевины по технологии Nocolok. Новые технологии позволяют достигать повышенной тепловой эффективности, радиаторы датского предприятия очень пластичны, не боятся внутренних напряжений и внешних физических воздействий.

Если не очищать радиатор, он может вообще перестать пропускать через себя воздух

Если не очищать радиатор, он может вообще
перестать пропускать через себя воздух

Радиаторы Nissens изготовлены очень качественно во всех отношениях, вплоть до мельчайших деталей – крепежных компонентов, патрубков, хомутов. Все комплектующие быстро, легко и удобно монтируются при установке радиатора на «рабочее» место. Кроме того,  все покупатели отмечают, что радиаторы Nissens с эстетической точки зрения выглядят просто безупречно.

Behr Hella Service – совместное предприятие, созданное в 2005 г. двумя немецкими компаниями – Behr и Hella. СП было образовано для того, чтобы совместными усилиями обеспечить глобальный рынок запасными частями для систем автоохлаждения и автомобильной климатической техники. Каждое предприятие в СП имеет по 50% акций, а радиаторы компании реализуются под торговой маркой Behr Hella. Авторитет участников СП позволил Behr Hella Service с 2007 г. получить эксклюзивное право на реализацию в Европе продукции американской корпорации Visteon.

Основное направление деятельности Hella KGaA & Co – разработка и поставка автокомпонентов в сфере освещения и электроники, а с образованием Behr Hella Service компания занялась созданием элементов климатизации для автомобиля.

Компания Behr была основана в 1905 г., тогда она называлась S.K.F. Первым значимым событием для компании стало заключение в 1910 г. контракта на поставку радиаторов для Mercedes-Benz. Затем были заключены аналогичные контракты с German Ford, Volkswagen, во время Второй мировой войны компания выпускала радиаторы для самолетов. В 1920 г. на предприятии освоили производство сотовых радиаторов, в 1975 г. Behr начала выпускать алюминиевые авторадиаторы. Сегодня, кроме участия в Behr Hella Service, предприятие принимает участие еще в 12 совместных предприятиях, среди которых известный бренд Machle Behr. Предприятие сохранило собственное подразделение, компанию Behr Thermot-Tronic, которая занимается разработкой термостатов и термореле для интеллектуального контроля температурного режима. Каждый четвертый автомобиль в Европе оснащается деталями, в т.ч. и в системе охлаждения, произведенными на заводах Behr.

На предприятиях Behr разработана собственная инновационная система контроля качества, Behr Quality Drive, в которой продуман контроль качества от разработки продукта до его отгрузки покупателю.

 Компания Behr Hella Service сегодня предлагает более 110 моделей радиаторов, которые реализуются на рынке запчастей, параллельно с деталями OEM. Примечательно, что Behr Hella Service поставляет радиаторы не только для современных моделей, но и на те машины, которые в Европе называют oldtimer, т.е. старинные, раритетные автомобили. Компания сертифицирована в системе ISO: ISO/TS 16949:2009, DIN EN ISO 9001:2008, DIN EN ISO 14001:2004.

Группа компаний Ava включает в себя компании, находящиеся в восьми странах Европы. Компания Ava Quality Cooling основана в 1983 г. как компания-дистрибьютор, она поставляет в Россию различные виды радиаторов, комплектующие и запчасти к системам воздушного кондиционирования. Ava постепенно приобретала дистрибьюторские компании в разных странах Европы, и сегодня Ava Quality Cooling стала крупнейшим дистрибьютором радиаторов в Западной Европе.

Для того, чтобы радиатор не терял теплопроводности, необ- ходимо не реже раза в год либо обдувать его сжатым воздухом, либо поливать из шланга водой под давлением с целью удаления мусора и пыли из «сот»

Для того, чтобы радиатор не терял теплопроводности,
необходимо не реже раза в год либо обдувать его
сжатым воздухом, либо поливать из шланга водой
под давлением с целью удаления мусора и пыли
из «сот»

В 1993 г. руководством компании было принято решение расширить деятельность компании и заняться поставкой запчастей к системам кондиционирования, а в 2005 г. в ассортимент продукции были включены вентиляторы и комплектующие к ним. Сегодня Ava входит в группу компаний Haugg Kuhlerfabrik, начавшую свою деятельность еще в 1923 г. Продукция Ava привлекает своими тщательно подобранными материалами и точной обработкой каждой детали.

Ava – это ведущая компания отрасли, поставляющая продукцию, сделанную по современным технологиям, и предоставляющая двухгодичную гарантию на всю продукцию Ava.

История еще одного известного немецкого предприятия, компании Geri, насчитывает более 30 лет. Geri является одним из крупнейших поставщиков радиаторов на европейский рынок запчастей. Об объемах производственной программы можно судить по тому факту, что ассортимент продукции охватывает практически все модели автотранспорта, которые в последние годы производились в странах Европы и Азии. Радиаторы компании имеют высокую теплоотдачу. При пайке используются новейшее оборудование и технология Nacolok.

В 2000 г. было создано российское отделение немецкого автомобильного холдинга Kraft. Компания Kraft располагает собственной сертифицированной лабораторией и конструкторским бюро, которые постоянно держат под контролем весь процесс и технологию производства автомобильных деталей и комплектующих. Вся продукция изготовлена на новейшем техническом оборудовании и распространяется по сетям представительств и дилеров. Основная часть производственных линий Kraft задействована на производстве и поставке комплектующих для крупных автомобильных концернов.

Российская компания «Автосинтез» получила эксклюзивные права на распространение и продажу автомобильных запасных частей, поставляемых компанией Kraft на территории России и стран Содружества. Для закрепления этих прав в 2005 г. «Автосинтезом» была зарегистрирована собственная торговая марка Oberkraft. В связи с многократным увеличением объемов продаж и повышенным спросом на продукцию Kraft на территории РФ, советом директоров холдинга было принято решение об учреждении и выделении компании Oberkraft в самостоятельное дочернее предприятие. Сегодня офис компании Oberkraft находится в Мюнхене и контролирует производство и поставки товаров в Россию.

Нидерландская компания NRF уже 87 лет назад начала свою деятельность в Амстердаме в качестве мастерской по ремонту радиаторов, но собственные радиаторы компания начала изготавливать только в 1954 г. В 1989 г. NRF вошла в американскую компанию Modine и после этого полностью сосредоточилась на проблемах обеспечения запчастями вторичного рынка Европы, в т.ч. и радиаторами системы охлаждения, радиаторами охлаждения масла, радиаторами наддувочного воздуха. Сегодня NRF специализируется на разработке и производстве высококачественных радиаторов для авто- и ж/д транспорта.

радиатор

Еще одна заметная на российском рынке компания родом из Тайваня. Компания Cryomax Cooling System была основана в 1984 г. Успех и стабильность в деятельности Cryomax появились благодаря высокому качеству продукции, а также хорошей организации сервисного обслуживания.

Китайская автомобильная корпорация тепловых систем TechRad была создана в мае 2006 г., и сегодня это один из ведущих в Китае производителей алюминиевых автомобильных радиаторов. Пайка радиаторов осуществляется по признанной в мире, одной из лучших, технологии CAB, при этом компания использует также и технологию Nocolok. В настоящее время TechRad сосредоточилась на выпуске качественных авторадиаторов, и производственная программа выпуска радиаторов охватывает практически все модели десяти ведущих европейских и семи японских автопроизводителей, а также американские бренды Ford и GM и корейские Kia, Hyubday и Daewoo. Надо отметить, что в модельный ряд компании постоянно добавляются новые и новые конструкции радиаторов.

Наши успехи

Луганский Завод автомобильных радиаторов, известный сегодня больше как компания Luzar, с 2003 г. занимается производством и реализацией радиаторов и других деталей системы охлаждения. Производство базируется на немецком оборудовании фирмы Scholer, при пайке радиаторов применяется технология французской компании Sofico. Предприятие освоило производство качественных радиаторов для ChevroletDaewoo Lanos с кондиционером и без такового, а также радиатора для узбекской сборки Daewoo Nexia 1.5i 16V. На предприятии разработали сначала конструкции радиаторов в основном для корейских марок – Daewoo, Kia, Hyundai. Однако с 2010 г. предприятие уже начало производить радиаторы для Renault Logan и Ford Focus (I и II).

В производственных планах Luzar – освоение выпуска в текущем году радиаторов для японских машин, для Toyota всех практически моделей и Nissan, моделей Almera, Almera Classic, Primera, Micra/Note и др. Также в планах руководства Luzar освоить выпуск радиаторов на модели Opel: Antara, Astra G, Astra H, Astra J, Vectra B, Vectra C.

Еще один заметный отечественный производитель радиаторов – компания Fenox. Еще в 1996 г. на Fenox приобрели оборудование немецкой компании Bremse Hydraulic, что позволило запустить на предприятии выпуск автокомпонентов по шести главным направлениям, среди которых производственная группа Fenox Cooling system, производящая детали для систем охлаждения и отопления. На все отечественные легковые машины Fenox освоила выпуск радиаторов, причем на предприятии стараются идти в ногу со временем. В технологии производства используются новейшие разработки: система S-compilation, увеличивающая поверхность теплообмена радиаторов, усиленные ребра пластин Ribbed surface, выполняется защита внутренних полостей радиаторов AntiCor, упаковка CarePac предотвращает повреждение радиаторов при транспортировке и т.д.

Дмитровский завод радиаторов является частью Дмитровского автоагрегатного завода. На ДЗР можно приобрести радиатор практически для любой «легковушки» отечественного производства, в т.ч. и для устаревших моделей. «Таврия», «Ока», «Лада Самара», «Калина», «Приора», «Шевроле Нива» – вот далеко не полный перечень марок, на которые имеются радиаторы охлаждения. Впрочем, на эти модели заводом освоен выпуск и радиаторов отопителя.

Завод «Оренбургский радиатор» также сориентирован на отечественный транспорт: производятся медно-латунные радиаторы хорошего качества на все модели ВАЗ, «Таврия», ГАЗ-3110, Москвич-2141, УАЗ, а также на грузовики. Предприятие проводит техническое перевооружение, приобретая импортное оборудование. В частности, в прошлом году было приобретено оборудование компании Atlas Copco, а затем высокотехнологичное оборудование из Польши – Hydron Unipress. Теперь, благодаря приобретениям, предприятие самостоятельно производит оловянно-свинцовые припои.

Одним из наиболее успешных предприятий по выпуску радиаторов является Лихославльский радиаторный завод. С момента своего основания в 1959 г. завод был единственным специализированным предприятием по выпуску медно-латунных автомобильных радиаторов и отопителей, одним из первых в мире завод освоил технологию и начал производство паяных алюминиевых радиаторов. Предприятие имеет собственные конструкторские и технологические подразделения, испытательные лаборатории.

Использование современных технологий позволяет выпускать алюминиевые радиаторы, лучшие в России и соответствующие требованиям самых жестких мировых стандартов, превосходящие ожидания самых требовательных потребителей. Правда, завод производит в основном радиаторы на грузовые машины и автобусы, всего лишь одна модель рассчитана на использование в ГАЗ-3110.

К сожалению, как мы видим, для легковых, особенно импортных, машин рынок предлагает радиаторы, ввозимые из-за рубежа. В то же время наши производители имеют все возможности, чтобы освоить эту нишу рынка и составить достойную конкуренцию западному производителю. Произойдут ли изменения в данном секторе машиностроения и не будут ли наши предприятия вытеснены с российского рынка, покажет время.

Система водяного охлаждения. Часть 1. Радиатор и помпа / LUNA Design corporate blog / Habr

Работая над предыдущим проектом, мы провели много экспериментов и пришли к выводу, что в системах охлаждения важны не столько размер радиатора и скорость воздушного потока, сколько их оптимизация. Если правильно расположить ламели теплораспределителя и максимально эффективно использовать воздушный поток, то при относительно малых размерах радиатора, можно добиться более эффективного отвода тепла.
Основная концепция:

  • Отсутствие «узких мест» во всем тракте прохождения жидкости.
  • Максимальное использование воздушного потока.
  • Возможность охлаждения любого процессора в связке с видеокартой мощностью до 200W.
  • Простота сборки и «зарядки» всей конструкции теплоносителем.
  • Охлаждение любым вентилятором размером 120 мм.

«Узкие места», это когда площадь поперечного сечения тракта прохождения жидкости уменьшается, или увеличивается. И то и другое приводит к затруднению перемещения теплоносителя. В нашем решении, сечение тракта прохождения жидкости в любом месте практически одинаково и составляет около 50 мм² (D8mm).


Теплораспределитель

Общая площадь ламелей охлаждения радиатора составляет 3200 см². Теплоноситель перемещается в максимально-эффективной зоне воздушного потока, и длина его пути составляет внушительные 96 см. При кажущейся массивности, радиатор достаточно легкий — около 700 гр. Толщина стенок в поперечном сечении 1,5 мм и это должно положительно повлиять на теплоотдачу. Для сравнения, на слайде справа, показан теплораспределитель с нашего предыдущего проекта. Он довольно успешно справляется с охлаждением всей системы в довольно замкнутом пространстве. При этом, общая площадь его ламелей охлаждения в 4 раза меньше.

Помпа

Для помпы мы решили применить самый эффективный способ перемещения жидкости — турбину. За полтора оборота турбина вытесняет 7 см³ жидкости. При частоте вращения 800 оборотов, теоретическая производительность помпы равна 220 литров в час. При 2000 оборотов — 560 литров. Учитывая длину водного тракта и сопротивление ватерблоков, реальная производительность будет конечно ниже, но и этого будет вполне достаточно, что бы отвести более 250W тепловой энергии. Было бы здорово разработать управляющий контроллер, который будет учитывать потребности в охлаждении, как процессора, так и видеокарты, и исходя из этого изменять скорость перемещения жидкости и частоту вращения вентилятора. Закрытая конструкция помпы, где полностью отсутствует контакт воды через движимые элементы с окружающим воздухом, полностью исключает вытекание жидкости в случае ее износа, или поломки.

Мы подозреваем, что могли допустить ошибку, как в расчетах, так и при разработке дизайна. Поэтому, мы с нетерпением ждем ваших комментариев.

В следующей статье мы опишем устройство ватерблоков, как для процессора, так и для видеокарты и не забудем про расширительный бачок. Здесь тоже есть много интересных идей.

Если Вас заинтересовал данный проект, Вы можете подписаться на наши новости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *