يتكون رادياتير السيارة من ثلاثة أجزاء: غرفة الدخول، وغرفة المخرج، وقلب الرادياتير. يتدفق سائل التبريد داخل قلب الرادياتير ويمر الهواء خارج الرادياتير. يبرد المبرد الساخن لأنه يبدد الحرارة إلى الهواء، بينما يسخن الهواء البارد عن طريق امتصاص الحرارة المنبعثة من المبرد.
لخص
ينتمي الرادياتير إلى نظام تبريد السيارات، ويتكون الرادياتير الموجود في نظام تبريد مياه المحرك من ثلاثة أجزاء: غرفة الدخول، وغرفة المخرج، واللوحة الرئيسية، وقلب الرادياتير.
يقوم المبرد بتبريد سائل التبريد الذي وصل إلى درجة حرارة عالية. عندما تتعرض أنابيب وأجنحة الرادياتير لتدفق الهواء الناتج عن مروحة التبريد وتدفق الهواء الناتج عن حركة السيارة، يصبح سائل التبريد الموجود في الرادياتير باردًا.
نوع
وفقًا لاتجاه تدفق سائل التبريد في الرادياتير، يمكن تقسيم الرادياتير إلى نوعين: التدفق الطولي والتدفق العرضي.
ينقسم هيكل قلب الرادياتير بشكل أساسي إلى فئتين: نوع لوحة الأنبوب ونوع حزام الأنبوب
مادة
هناك نوعان رئيسيان من مشعات السيارات: الألومنيوم والنحاس، الأول لسيارات الركاب العامة، والأخير للمركبات التجارية الكبيرة
تتطور مواد رادياتير السيارات وتكنولوجيا التصنيع بسرعة. المبرد الألومنيوم مع مزاياه الواضحة في المواد خفيفة الوزن، في مجال السيارات والمركبات الخفيفة يحل تدريجيا محل المبرد النحاسي في نفس الوقت، وقد تم تطوير تكنولوجيا وعملية تصنيع المبرد النحاسي بشكل كبير، المبرد النحاسي في سيارات الركاب وآلات البناء والثقيلة الشاحنات وغيرها من مزايا رادياتير المحرك واضحة. مشعات السيارات الأجنبية هي في الغالب مشعات من الألومنيوم، وذلك بشكل رئيسي من منظور حماية البيئة (خاصة في أوروبا والولايات المتحدة). وفي السيارات الأوروبية الجديدة تبلغ نسبة مشعات الألمنيوم في المتوسط 64%. من منظور تطور إنتاج مشعاع السيارات في الصين، فإن مشعاع الألومنيوم الذي يتم إنتاجه بالنحاس يتزايد تدريجياً. تُستخدم أيضًا مشعات النحاس النحاسية في الحافلات والشاحنات والمعدات الهندسية الأخرى.
بناء
يعتبر مشعاع السيارة جزءًا لا غنى عنه في نظام تبريد محرك السيارة المبرد بالماء، والذي يتطور نحو الضوء والفعالية والاقتصاد. يتكيف هيكل رادياتير السيارة أيضًا باستمرار مع التطورات الجديدة.
يمكن تقسيم الأشكال الهيكلية الأكثر شيوعًا لمشعات السيارات إلى نوع DC ونوع التدفق المتقاطع.
ينقسم هيكل قلب الرادياتير بشكل أساسي إلى فئتين: نوع لوحة الأنبوب ونوع حزام الأنبوب. يتكون قلب المبرد الأنبوبي من العديد من أنابيب التبريد الرفيعة والمشتتات الحرارية، وتعتمد أنابيب التبريد في الغالب على مقاطع مسطحة ودائرية لتقليل مقاومة الهواء وزيادة مساحة نقل الحرارة.
يجب أن يحتوي قلب الرادياتير على مساحة تدفق كافية لمرور سائل التبريد من خلالها، ويجب أن يحتوي أيضًا على منطقة تدفق هواء كافية لمرور كمية كافية من الهواء من خلالها لإزالة الحرارة المنقولة بواسطة سائل التبريد إلى الرادياتير. [1]
وفي الوقت نفسه، يجب أيضًا أن يكون لديه مساحة كافية لتبديد الحرارة لإكمال التبادل الحراري بين المبرد والهواء والمشتت الحراري.
يتكون مشعاع الحزام الأنبوبي من توزيع الحرارة المموج وأنبوب التبريد المرتب بشكل متبادل عن طريق اللحام.
بالمقارنة مع المبرد الأنبوبي، يمكن للمبرد الأنبوبي زيادة مساحة تبديد الحرارة بحوالي 12% في ظل نفس الظروف، ويتم فتح حزام تبديد الحرارة بفتحة مصراع نافذة مماثلة مع تدفق هواء مضطرب لتدمير طبقة الالتصاق للهواء المتدفق على سطح منطقة التشتت وتحسين قدرة تبديد الحرارة.
تنقسم مشعات السيارة بشكل عام إلى تبريد الماء وتبريد الهواء. يعتمد تبديد الحرارة للمحركات المبردة بالهواء على دوران الهواء لإزالة الحرارة لتحقيق تأثير تبديد الحرارة. تم تصميم الجزء الخارجي من كتلة الأسطوانة للمحرك المبرد بالهواء وتصنيعه في هيكل صفائح كثيفة، وبالتالي زيادة مساحة تبديد الحرارة لتلبية متطلبات تبديد الحرارة للمحرك. بالمقارنة مع المحرك الأكثر استخدامًا الذي يتم تبريده بالماء، فإن المحرك الذي يتم تبريده بالهواء يتميز بالوزن الخفيف وسهولة الصيانة.
التبريد المائي هو المبرد المسؤول عن تبريد سائل التبريد مع ارتفاع درجة حرارة المحرك؛ تتمثل مهمة المضخة في توزيع سائل التبريد في جميع أنحاء نظام التبريد؛ يستخدم تشغيل المروحة درجة الحرارة المحيطة للنفخ مباشرة إلى الرادياتير، بحيث يتم تبريد سائل التبريد ذو درجة الحرارة العالية في الرادياتير؛ يتم استخدام خزان تخزين الحالة الذي يتحكم في دوران سائل التبريد لتخزين سائل التبريد.
أثناء قيادة السيارة، من السهل أن يتراكم الغبار والأوراق والحطام على سطح الرادياتير، مما يعيق شفرة التبريد ويؤدي إلى انخفاض أداء الرادياتير. في هذه الحالة، يمكننا استخدام فرشاة للتنظيف، أو يمكننا استخدام مضخة هواء عالية الضغط لإزالة الحطام الموجود على الرادياتير.
يتم شرح مبدأ العمل بالتفصيل
الوظيفة الرئيسية لنظام التبريد هي تبديد الحرارة في الهواء لمنع ارتفاع درجة حرارة المحرك، ولكن نظام التبريد له أيضًا أدوار مهمة أخرى. يعمل المحرك في السيارة بشكل أفضل عند درجة الحرارة المرتفعة المناسبة. إذا أصبح المحرك باردًا، فسيؤدي ذلك إلى تسريع تآكل المكونات، مما يجعل المحرك أقل كفاءة وينبعث المزيد من الملوثات. لذلك، هناك دور مهم آخر لنظام التبريد وهو تسخين المحرك في أسرع وقت ممكن والحفاظ عليه في درجة حرارة ثابتة.
هناك نوعان من أنظمة تبريد السيارات:
التبريد السائل وتبريد الهواء. التبريد السائل يقوم نظام التبريد الخاص بالمركبة المبردة بالسوائل بتوزيع السائل عبر الأنابيب والقنوات الموجودة في المحرك. عندما يتدفق السائل عبر المحرك الساخن، فإنه يمتص الحرارة، مما يقلل من درجة حرارة المحرك. بعد أن يتدفق السائل عبر المحرك، فإنه يتدفق إلى المبادل الحراري (أو المبرد)، وتتبدد الحرارة الموجودة في السائل إلى الهواء من خلال المبادل الحراري. تبريد الهواء استخدمت بعض السيارات المبكرة تقنية تبريد الهواء، لكن السيارات الحديثة لم تعد تستخدم هذه الطريقة إلا نادرًا. بدلاً من تعميم السائل عبر المحرك، تعمل طريقة التبريد هذه على تبديد الحرارة من الأسطوانة من خلال لوح ألومنيوم متصل بسطح كتلة المحرك. تقوم مروحة قوية بنفخ صفائح الألمنيوم في الهواء لتبريد المحرك. ونظرًا لأن معظم السيارات تستخدم التبريد السائل، فهناك الكثير من الأنابيب في نظام التبريد في السيارة.
بعد أن تقوم المضخة بإيصال السائل إلى كتلة المحرك، يبدأ السائل بالتدفق في قنوات المحرك حول الأسطوانة. يتم بعد ذلك إرجاع السائل من خلال رأس أسطوانة المحرك إلى منظم الحرارة عند النقطة التي يتدفق فيها السائل خارج المحرك. إذا تم إيقاف تشغيل منظم الحرارة، فسوف يتدفق السائل مباشرة إلى المضخة عبر الأنابيب المحيطة بمنظم الحرارة. إذا تم تشغيل منظم الحرارة، فسوف يتدفق السائل أولاً إلى المبرد ثم يعود إلى المضخة.
يحتوي نظام التدفئة أيضًا على عملية دورة منفصلة. تبدأ هذه الدورة برأس الأسطوانة وترسل السائل عبر منفاخ السخان ويعود إلى المضخة. بالنسبة للسيارات المجهزة بناقل حركة أوتوماتيكي، عادة ما تكون هناك عملية دورة منفصلة لتبريد سائل ناقل الحركة المدمج في المبرد. يتم سحب سائل ناقل الحركة عن طريق ناقل الحركة من خلال مبادل حراري آخر في المبرد. يمكن للسيارات السائلة أن تعمل في نطاق واسع من درجات الحرارة من أقل بكثير من الصفر درجة مئوية إلى أعلى بكثير من 38 درجة مئوية.
لذلك، بغض النظر عن السائل المستخدم لتبريد المحرك، يجب أن يكون لديه نقطة تجمد منخفضة جدًا، ونقطة غليان عالية جدًا، ويمكنه امتصاص الكثير من الحرارة. يعد الماء أحد أكثر السوائل كفاءة في امتصاص الحرارة، لكن درجة تجمده مرتفعة جدًا بحيث لا يمكن استخدامه في محرك السيارة. السائل المستخدم في معظم السيارات هو خليط من الماء والإيثيلين جلايكول (c2h6o2)، المعروف أيضًا باسم مضاد التجمد. عن طريق إضافة جلايكول الإيثيلين إلى الماء، يمكن زيادة درجة الغليان بشكل كبير وتقليل نقطة التجمد.
عندما يعمل المحرك، تقوم مضخة الماء بتدوير السائل. على غرار مضخات الطرد المركزي المستخدمة في السيارات، تعمل المضخة بقوة الطرد المركزي لنقل السائل إلى الخارج وتمتص السائل بشكل مستمر من الوسط. يقع مدخل المضخة بالقرب من المركز، وبالتالي فإن السائل العائد من المبرد يمكن أن يصل إلى شفرات المضخة. تقوم شفرة المضخة بإرسال السائل إلى خارج المضخة، حيث يدخل إلى المحرك. يتدفق السائل من المضخة أولاً عبر كتلة المحرك ورأس الأسطوانة، ثم إلى المبرد، وأخيرًا يعود إلى المضخة. تحتوي كتلة المحرك ورأس الأسطوانة على عدد من القنوات المصبوبة أو المصنعة لتسهيل تدفق السائل.
إذا كان تدفق السائل في هذه الأنابيب سلسًا، فسيتم تبريد السائل الملامس للأنبوب فقط مباشرة. تعتمد كمية الحرارة المنقولة من السائل المتدفق عبر الأنبوب إلى الأنبوب على اختلاف درجة الحرارة بين الأنبوب والسائل الملامس للأنبوب. لذلك، إذا تم تبريد السائل الملامس للأنبوب بسرعة، فسيتم نقل حرارة أقل. من خلال خلق اضطراب في الأنبوب، وخلط جميع السوائل، وإبقاء السوائل على اتصال مع الأنبوب عاليًا لامتصاص المزيد من الحرارة، بحيث يمكن استخدام جميع السوائل الموجودة في الأنبوب بكفاءة.
مبرد ناقل الحركة يشبه إلى حد كبير المبرد الموجود داخل المبرد، إلا أنه بدلاً من تبادل الحرارة مع الهواء، يتبادل الزيت الحرارة مع المبرد الموجود داخل المبرد. غطاء خزان الضغط يمكن أن يؤدي غطاء خزان الضغط إلى زيادة درجة غليان سائل التبريد بمقدار 25 درجة مئوية.
وتتمثل المهمة الرئيسية لمنظم الحرارة في تسخين المحرك بسرعة والحفاظ على درجة حرارة ثابتة. يتم تحقيق ذلك من خلال تنظيم كمية المياه المتدفقة عبر المبرد. في درجات الحرارة المنخفضة، سيتم حظر مخرج المبرد بالكامل، أي أنه سيتم إعادة تدوير كل سائل التبريد من خلال المحرك. وبمجرد أن ترتفع درجة حرارة سائل التبريد إلى ما بين 82 و91 درجة مئوية، يفتح منظم الحرارة، مما يسمح للسائل بالتدفق عبر المبرد. عندما تصل درجة حرارة سائل التبريد إلى 93-103 درجة مئوية، سيظل منظم الحرارة مفتوحًا.
تشبه مروحة التبريد منظم الحرارة ويجب التحكم فيها للحفاظ على درجة حرارة المحرك ثابتة. يتم تجهيز سيارات الدفع الأمامي بمراوح لأن المحرك عادةً ما يتم تركيبه بشكل عرضي، أي أن خرج المحرك يواجه جانبًا واحدًا من السيارة.
يمكن التحكم في المراوح عن طريق مفاتيح ترموستاتية أو كمبيوترات المحرك، وسيتم تشغيل هذه المراوح عندما ترتفع درجة الحرارة فوق النقطة المحددة. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون النقطة المحددة، ستتوقف هذه المراوح عن العمل. عادة ما تكون سيارات الدفع الخلفي ذات المحركات الطولية مجهزة بمراوح تبريد تعمل بالمحرك. تحتوي هذه المراوح على قوابض لزجة يتم التحكم فيها حرارياً. يقع القابض في وسط المروحة ويحيط به تدفق الهواء الخارج من المبرد. يشبه هذا النوع المعين من القابض اللزج في بعض الأحيان قارنة التوصيل اللزجة لسيارة الدفع الرباعي. عندما ترتفع درجة حرارة السيارة، افتح جميع النوافذ وقم بتشغيل المدفأة أثناء تشغيل المروحة بأقصى سرعة. وذلك لأن نظام التدفئة هو في الواقع نظام تبريد ثانوي، وهو ما يمكن أن يعكس حالة نظام التبريد الرئيسي في السيارة.
نظام قنوات السخان الموجود في لوحة القيادة بمنفاخ تدفئة السيارة هو في الواقع مشعاع صغير. تسمح مروحة السخان للهواء بالتدفق عبر منفاخ التدفئة قبل الدخول إلى مقصورة الركاب في السيارة. منفاخ السخان يشبه المبرد الصغير. يقوم منفاخ السخان بسحب سائل التبريد الساخن من رأس الأسطوانة ثم إعادته إلى المضخة، بحيث يمكن للسخان أن يعمل مع تشغيل منظم الحرارة أو إيقافه.
