Что значит паяный радиатор охлаждения

Типология автомобильных радиаторов

История создания автомобильных радиаторов восходит к концу XIX – началу XX века.

Змеевики
До тех пор, пока двигатели были небольшой мощности, излишняя теплота рассеивалась прямо от двигателя и его узлов. При увеличении мощности стали применять первые радиаторы – в виде гладкостенной медной трубы, изогнутой в виде змеевика. В 1900 году было применено наружное оребрение этого змеевика.

«Сотовые» радиаторы
При дальнейшем увеличении мощности двигателей (свыше 4 л.с.) такие простейшие радиаторы стали неэффективны, в первую очередь из-за слишком большого гидравлического сопротивления. В 1913 году появился первый пластинчатый паяный медно-латуный радиатор. Параллельно ему появилась конструкция радиатора, в которой воздух проходил по горизонтальным воздушным трубкам внутри бачка, количество этих трубок со временем становилось все больше, пока не получился сотовый радиатор, который был распространен до середины 30-х годов.

Схематичное изображение сотового радиатора

Трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные радиаторы
Сотовые радиаторы достаточно трудоемки в производстве, громоздкие и тяжелые. Основной стимул развития автомобильных теплообменников – увеличение мощности двигателей и сокращение подкапотного пространства – заставил разрабатывать более сложные конструкции. У радиаторов появляются латунные донья, куда запаиваются медные трубки, окруженные стальными пластинами (трубчато-пластинчатые медно-стальные радиаторы). Вследствие использования стальных пластин при производстве трубчато-пластинчатых радиаторов возникают множество недостатков такой конструкции – большой вес, минимальные показатели теплообмена, низкая коррозийная стойкость сердцевины, низкая вибрационная стойкость.
В дальнейшем своем развитии такие радиаторы получают медную ленту вместо стальных пластин (трубчато-пластинчатые медно-стальные радиаторы), что позволяет существенно увеличить их теплоотдачу. Такой радиатор весит гораздо меньше при значительном улучшении тепловых характеристик.

Фрагмент сердцевины трубчато-пластинчатого медно-стального радиатора

Фрагмент сердцевины трубчато-пластинчатого медно-латунного радиатора

Сборные алюминиевые радиаторы
Сборные алюминиевые радиаторы стали разрабатываться в СССР во время «холодной войны». Так как медь являлась стратегическим сырьем, исследователи стали пытаться создать алюминиевые радиаторы паяной и сборной конструкции. Сборные радиаторы имеют меньшую теплоотдачу, но дешевле в производстве.
Первые попытки создания алюминиевых сборных радиаторов были предприняты на Мариупольском (Ждановском) радиаторном заводе для автомобиля ЗиС-120, но оказались не очень удачными, так как за основу была взята конструкция с плоскоовальными трубками. Плоскоовальные трубки было невероятно трудно уплотнять на торцах в месте соединения с доньями, из-за чего проект оказался очень дорогим и его скоро свернули.
Радиаторов такого типа было сделано около 2 тысяч штук.

Грузовик ЗиС-120

Фрагмент алюминиевого сборного радиатора с плоскоовальными трубками

В дальнейшем создатель такого радиатора Курневич пришел к выводу, что необходимо в сборных радиаторах делать трубку круглого сечения на всю длину. К сожалению, он не успел сделать опытный образец по причине смерти, остались только чертежи, но этот проект тоже посчитали убыточным.
Идею алюминиевого сборного радиатора с круглыми трубками подхватила в дальнейшем французская фирма «Софико». Они же и получили патент на это изобретение, хотя такой радиатор впервые был изобретен в Советском Союзе!

Паяные (несборные) алюминиевые радиаторы
Первые шаги к наиболее современным теплообменникам – алюминиевым паяным радиаторам – были сделаны в 70-х года XX века. Первые радиаторы такой конструкции изначально были разработаны для автомобилей ГАЗ 3102. К сожалению, первый опыт оказался неудачным – алюминиевый паяный радиатор не справлялся теплоотдачей, особенно в городском режиме, и поэтому скоро был заменен медно-латунным. Однако причиной его слабой теплоотдачи являлось конструктивное исполнение алюминиевой ленты – ее шаг составлял примерно 8мм. Причина такой крупноячеистой конструкции сердцевины тривиальна – на заводе, выпускающем эти радиаторы, не было технологической возможности делать меньший шаг охлаждающей ленты.

Автомобиль ГАЗ 3102 (маленькая «Чайка»)

Алюминиевый радиатор для автомобиля ГАЗ 3102

Но история автомобильных радиаторов на этом не заканчивается. Мы уверены, что нас ждет еще много открытий и инноваций в сфере автомобильных теплообменников. Продолжение рассказа о развитии автомобильных радиаторов читайте в следующем номере…

ИНТЕРЕСНЫЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ РАДИАТОРОВ

Все развитие автомобильных теплообменников стремилось к увеличению теплоотдачи при сохранении габаритов и одновременном уменьшении стоимости. Темпы развития автомобильных радиаторов определялись быстрыми темпами развития автомобильных двигателей – мощности моторов росли очень быстро, и охладить его становилось все труднее.
В попытках добиться результата создавались различные интересные типы радиаторов, по каким-либо причинам не вошедших в серию. Наиболее интересные образцы представлены ниже:

— автотракторный радиатор. Интерес вызывает способ закрепления крышки бачков –крышка закрепляется при помощи болтов. Такой радиатор является ремонтопригодным, что особо важно для сельской местности.

— «безотходный» алюминиевый радиатор для автомобиля «МАЗ», разработанный Бурковым В.В. Представляет собой довольно оригинальную конструкцию; взамен охлаждающих пластин или лент фрезой на охлаждающей трубке «елочкой» нарезалось оребрение. Такой радиатор оказался довольно сложным в изготовлении и поэтому не получил широкого распространения.

Фрагмент «безотходного» радиатора, предложенный В.В.Бурковым

— алюминиевый паяный радиатор отопителя для автобусов ЛиАЗ. Особый интерес этот радиатор вызывает в связи с использованием съемных патрубков радиатора. Такое решение скорее всего принято для унификации изделия – в условиях невозможности точно указать угол, в каком требуется зафиксировать патрубки, необходим изменяемый угол.

Фрагмент сердцевины алюминиевого паяного радиатора отопителя для автобуса

Крепление патрубка радиатора отопителя для автобуса ЛиАЗ

— алюминиевый сборный радиатор охлаждения с плоскоовальной трубкой для автомобилей PORSCHE. В то время как традиционный алюминиевый сборный радиатор имеет круглые охлаждающие трубки, радиатор с плоскоовальными трубками возвращает нас к первым попыткам создания сборного радиатора. Зачем создавать радиатор с плоскоовальными трубками? Площадь контакта набегающего потока воздуха с такой трубкой на 30% больше, чем с круглой – соответственно, и теплоотдача больше.

— радиаторы с биметаллической сердцевиной. При создании таких радиаторов использовались комбинации традиционных материалов – меди, латуни, алюминия, стали. Наиболее яркий пример – сборный радиатор с круглыми алюминиевыми охлаждающими трубками и медными пластинами.

Источник

Потек радиатор: что брать взамен?

Когда-то первые вазовские «восьмерки» шокировали практически всех и всем. В том числе своими радиаторами, сделанными… из алюминия!

— Ну, додумались, — качали головами бывалые. — Медный-то запаял и дальше поехал — а с этим что делать? Новый покупать?

С тех пор всё изменилось. Мягкая, тяжелая и дорогая медь полностью уступила место алюминию. А чтобы посмотреть на современное производство радиаторов всех мастей, не нужно ехать за границу — гораздо удобнее посетить Санкт-Петербург. Помимо Медного всадника и Спаса на Крови там есть и завод ПО «Авто-Радиатор», выпускающий более полумиллиона радиаторов Luzar в год.

Трубчатые и пластинчатые

С детства помню, что грибы бывают трубчатые и пластинчатые — к примеру, подберезовики и сыроежки. Примерно такая же терминология применяется и в радиаторном мире. Два основных вида радиаторов систем охлаждения — это сборные трубчато-пластинчатые, а также паяные (несборные) трубчато-ленточные. Какие лучше? Давайте разбираться.

Начнем с подберезо… простите, с трубчато-пластинчатых изделий. Больше всего мне понравилось то, что внутрь трубок при производстве вставляют так называемые турбулизаторы. Это закрученные спиралью узкие и длинные пластмассовые пластины, благодаря которым жидкость не проносится вдоль трубки на всех парáх, а совершает сложное движение по спирали, что способствует лучшему теплообмену. А вообще процесс начинают с вырубания охлаждающих пластин из ленты (отечественной, кстати говоря!). Затем полученные пластины надевают на трубки, после чего применяют — необычный термин! — дорнование.

Дорн — это один из героев Чехова, но тут он точно ни при чем. Так называется стержень, который проталкивают внутрь трубок, увеличивая таким образом их наружный диаметр. Далее на концы трубок устанавливают опорные донья с уже вложенными резиновыми прокладками и концы трубок развальцовывают.

На оба опорных дна монтируют пластмассовые бачки, которые крепят загибанием лапок. Получившиеся радиаторы проверяют избыточным давлением более 2 бар, при этом специальный стенд регистрирует малейшее падение давления. Прошедший испытания радиатор получает индивидуальный номер.

Сборные радиаторы

высокая жесткость трубки защищены от повре­ждений пластинами малый процент брака невысокая стоимость материалов

не очень высокая теплоотдача сложная оснастка

Повысить теплоотдачу удается расположением трубок в шахматном порядке. Если применить плоскоовальные трубки (уже без турбулизаторов), теплоотдача тоже увеличится. Кстати, такие трубки также обрабатывают дорном.

А что сказать о паяных радиаторах (кроме того, что они несборные)? Такие конструкции требуют соединять трубки с охлаждающей лентой и основанием бачков в специальной печке! Конструкция спекается в печи в среде азота, который помогает освободить алюминиевые поверхности от окислов. Далее через совсем тонкие (лапшевидные) прокладки устанавливают бачки.

Паяные радиаторы

высокая теплоотдача низкая стоимость оснастки нет необходимости в массивной резиновой прокладке (при пластмассовом бачке)

сложный процесс производства (возможен брак при недостаточном соединении трубок с лентами) нет защиты трубок

Сколько ходов?

На этом нюансы терминологии не кончаются. Радиаторы делятся на одноходовые и двухходовые. У одноходовых жидкость проходит через все трубки радиатора в одном направлении — от одного бачка к другому. А вот у двухходового один бачок разделен на две части перегородкой; жидкость, зайдя через верхнюю часть, перемещается по половине трубок в одну сторону, а затем, уже в другом бачке, меняет направление движения и возвращается во вторую часть первого бачка, двигаясь в обратном направлении.

Для кого это делают?

Авто-Радиатор — официальный поставщик конвейеров АВТОВАЗа и СП GM-АВТОВАЗ. Само собой, радиаторы Luzar поставляются на вторичный рынок, причем не только на российский — экспорт налажен в Белоруссию, Казахстан, Азербайджан, Украину, Армению… Сегодня питерцы производят свыше 1200 наименований продукции, в основном это радиаторы охлаждения двигателей и радиаторы отопления салона легковых автомобилей отечественного и импортного производства, а также некоторых грузовиков. Хотя и кондиционеры с интеркулерами не забыты.

Культура производства на заводе меня приятно удивила. Если радиатор моей машины потребует замены, не буду сбрасывать со счетов изделия Luzar.

Развитие конструкции сборных радиаторов

От наиболее простых, с двухрядным расположением трубок, снабженных для повышения эффективности пластмассовыми турбулизаторами, перешли к производству радиаторов с шахматным расположением трубок. Венцом развития сборных радиаторов стали конструкции с плоскоовальными трубками, улучша­ющими теплоотдачу.

Источник

Точка автозакипания: как выбрать автомобильный радиатор

Радиатор — это устройство для рассеивания в воздухе избыточного тепла — проще говоря, воздушный теплообменник, необходимый для поддержания определённого температурного режима. Радиатор охлаждения двигателя, к примеру, состоит из верхнего и нижнего бачков, а также рабочей части, в которой и происходит охлаждение жидкости. Жидкость, поступающая в радиатор из водяной рубашки двигателя, охлаждается в нём до приемлемой температуры, после чего возвращается в двигатель. Рабочая часть радиатора изготавливается из лёгких металлов, которые имеют хорошую теплопроводность и обеспечивают эффективное охлаждение жидкости.

Как устроен радиатор?

Рабочую часть составляют плоские металлические пластины либо согнутые в гармошку ленты, которые пронизывают полые трубки, соединяющие верхний и нижний бачки. Таким образом, жидкость проходит через рабочую часть множеством потоков, в результате чего увеличивается площадь и интенсивность охлаждения. Патрубки радиатора соединяют бачки непосредственно с водяной рубашкой двигателя, а жидкость в систему охлаждения заливается через горловину, расположенную на верхнем бачке радиатора, либо через расширительный бачок, соединенный с радиатором пароотводящим шлангом. Принцип работы жидкостной системы охлаждения заключается в следующем. Водяной насос обеспечивает систему непрерывной циркуляции жидкости, благодаря чему омываются стенки цилиндров и головки блока, отводя избыточное тепло.

Нагретая жидкость направляется по патрубкам в радиатор, в котором обеспечивается рассеивание тепла в окружающую среду. После этого охлаждённая жидкость возвращается в водяную рубашку охлаждения мотора и цикл повторяется. Как правило, чтобы повысить эффективность работы системы охлаждения, перед радиатором устанавливается вентилятор, который нагнетает воздух на его поверхность и ускоряет процесс теплообмена. Обычно вентилятор имеет электропривод, который запускается автоматически по сигналу датчика температуры охлаждающей жидкости.

Какие бывают радиаторы?

В конструкции автомобиля существует несколько типов радиаторов, отличающихся по назначению:

• Радиаторы масла обеспечивают охлаждения моторного и/или трансмиссионного масла (с целью снижения его текучести). Бывают водо-масляные и воздушно-масляные — в зависимости от принципа отвода тепла

• Радиаторы охлаждения предназначены для теплообмена охлаждающей жидкости с окружающим воздухом и поддержания оптимальной температуры двигателя
• Радиаторы отопления предназначены для теплообмена охлаждающей жидкости с воздухом внутри салона и поддержания комфортной для пассажиров температуры
• Радиаторы кондиционера обеспечивают теплообмен хладагента системы кондиционирования с окружающей средой
• Радиаторы интеркулера обеспечивают промежуточное охлаждение наддувного воздуха на турбомоторах, повышая тем самым его плотность
• Радиаторы испарителя являются часть системы кондиционирования; они нужны для расширения хладагента и, соответственно, выделения холода в салон автомобиля

Кроме того, радиаторы отличаются и по типу конструкции. Существует три основных типа радиаторов:

• Алюминиевые трубчато-пластинчатые сборные, в которых рабочая часть состоит из круглых трубок, нанизанных на охлаждающие пластины, а бачки сделаны из пластика
• Алюминиевые трубчато-ленточные паяные, в которых рабочая часть состоит из трубок плоскоовального сечения и сложенной в виде гармошки ленты между ними, а бачки сделаны из пластика или алюминия
• Медно-латунные трубчато-ленточные паяные, которые отличаются от предыдущего типа использованием меди вместо алюминия, а бачки сделаны из латуни или пластика

Занимательная эволюция

Однако как современный автомобиль отличается от архаичной самобеглой коляски, так и нынешние радиаторы претерпели значительную эволюцию, чтобы превратиться в знакомую нам деталь. Mercedes 35 PS, разработанный в 1900 году, стал первым автомобилем с ячеистым радиатором, который Вильгельм Майбах запатентовал ещё в 1897 году. Его прямоугольная решётка, оснащённая 8070 ячейками с квадратным поперечным сечением 6х6 мм, увеличивала приток свежего воздуха и пропускала 9 литров воды. Кстати, 35 PS стал ещё и первым в истории «Мерседесом»: совладелец компании Daimler-Motoren-Gesellschaft Эмиль Еллинек позаимствовал для новой автомобильной марки имя. у собственной дочери. Наверное, история больше не знает случаев, когда отец не придумал имя своей дочке, а наоборот, «воспользовался» им в собственных интересах. Первые радиаторы появились вместе с первыми автомобилями ещё в конце XIX века. До тех пор, пока двигатели обладали небольшой мощностью, тепло при работе мотора рассеивалось в атмосферу непосредственно от двигателя, но растущая мощность заставила инженеров задуматься о более эффективном охлаждении.

Так появились первые радиаторы, которые, по сути, представляли собой змеевик из гнутой тонкостенной медной трубы, а на рубеже XX века его наделили рёбрами для лучшей работы. Но при дальнейшем увеличении мощности двигателей столь простые радиаторы стали неэффективны, в особенности из-за значительного гидравлического сопротивления. Поэтому в 1913 году появился первый образец пластинчатого паяного медно-латунного радиатора. Чуть позже изобрели конструкцию радиатора, в которой воздух проходил сквозь горизонтальные воздушные трубки внутри бачка.

От трубок к сотам

Количество этих трубок со временем увеличивалось и в итоге получился сотовый радиатор, который был широко распространён вплоть до середины 1930-х годов. Впрочем, были у такой конструкции и недостатки. Сотовые радиаторы довольно трудоёмки в производстве, обладают большими габаритами и массой. Непрерывный рост мощности двигателей и сокращение подкапотного пространства заставляли инженеров придумывать более сложные и компактные конструкции. К примеру, на радиаторах появляются латунные донья, в которые запаивают медные трубки, окружённые стальными пластинами.

Вследствие использования стальных пластин трубчато-пластинчатые радиаторы отличались весьма большим весом, слабым теплообменом, низкой вибрационной стойкостью и повышенной склонностью к коррозии. Как результат, вместо стальных пластин такие радиаторы получили медную ленту, что значительно повысило их теплоотдачу. К тому же, трубчато-пластинчатые медно-стальные радиаторы обладали меньшей массой, чем стальные.

Суровый советский алюминий

Сборные алюминиевые радиаторы стали разрабатывать в СССР во время «холодной войны». Медь являлась стратегическим продуктом и конструкторы заменили её алюминием, применяя как паяные, так и сборные конструкции. Первые попытки создания алюминиевых сборных радиаторов были предприняты на Ждановском радиаторном заводе, но оказались не вполне удачными, так как за основу была взята схема с плоскоовальными трубками, которые было тяжело уплотнять на торцах в месте соединения с доньями, из-за чего проект оказался непосильно сложным и дорогим. Вскоре его закрыли, а дальнейшим развитием конструкции стал радиатор из плоскоовальных трубок с закруглёнными концами, что позволило существенно улучшить качество уплотнения.

Тогда советский изобретатель М.С. Курневич решил, что в сборных радиаторах нужно делать трубку круглого сечения на всю длину, но, к сожалению, он ушёл из жизни прежде, чем успел сделать опытный образец. В 1970-х годах появились первые образцы паяных алюминиевых радиаторов, которые, однако, весьма неудовлетворительно справлялись с теплоотдачей, особенно в городском режиме, поэтому вскоре были заменены медно-латунными. Причиной слабой теплоотдачи являлось конструктивное исполнение алюминиевой ленты, шаг которой составлял около восьми миллиметров. Увы, сделать ячейки рабочей части ещё меньше не представлялось возможным из-за ограничений оборудования на производстве радиаторов.

Не такие, как все

Можно сказать, что эволюция автомобильных радиаторов заключалась в повышении их теплоотдачи при уменьшении габаритов и стоимости. Однако при этом история знает несколько довольно интересных экземпляров, которые по тем или иным причинам так и не стали серийными. Таким был, скажем, радиатор для тракторов, на котором крышки бачков фиксировались болтами, что обеспечивало отменную ремонтопригодность. Интересен и «безотходный» алюминиевый радиатор для грузовиков КамАЗ, в котором на охлаждающих трубках с помощью фрезы «ёлочкой» нарезалось оребрение.

Или паяный алюминиевый радиатор отопителя для автобусов ЛиАЗ, который отличался съёмными патрубками в целях унификации. Немецкая компания Porsche еще в 2004 году показала образец алюминиевого сборного радиатора охлаждения с плоскоовальными трубками, у которых площадь контакта воздуха на 30% больше, чем у круглых трубок. Соответственно выше и теплоотдача такого радиатора. И только в 2014 году такие радиаторы были освоены компанией LUZAR в России. Рекордсменом по количеству радиаторов является Bugatti Veyron. В процессе его разработки инженеры столкнулись с необходимостью обеспечить могучему восьмилитровому мотору W16 мощностью 1001 лошадиную силу достойное охлаждение. Ведь уникальный гиперкар должен был не только носиться со скоростью свыше 400 км/ч, но и толкаться в пробках. Получилось это лишь на шестом прототипе, когда количество радиаторов системы охлаждения выросло до. десяти. Для интереса посчитайте количество радиаторов у себя дома — у Bugatti их больше, не так ли? Ничего удивительного: Veyron с его стоимостью в два миллиона долларов стоит явно дороже вашей квартиры. Бывали даже комбинированные радиаторы охлаждения и отопления. При их создании использовались комбинации таких материалов, как медь, латунь, алюминий и сталь. В результате получался сборный радиатор с круглыми алюминиевыми охлаждающими трубками и медными пластинами — согласитесь, довольно экзотическая конструкция.

Источник