散热器基本知识
                            汽车散热器基本知识
散热器在1901年第一次被展出。散热器的产值在汽车的全部零件中占有较要的地位，例如：在发动机中占14%，在汽车全部零件中占2.5%，仅次于电器和减震器而占第三位。
长期以来，散热器一直用铜和铜质合金制造，这是由于铜的导热性能良好，能防腐，易于焊接和加工而且也由于过去取材交易等。但鉴于铜系战略物质，近年来铜价暴长、波动甚剧、更兼汽车日多、能源紧张、污染严重、较大的汽车生产国又相继立法，限制车重，迫使各散热器公司竟相进行以铝代铜的研究。因此，散热器的发展趋势是以铝代铜。
又由于发动机功率和行驶速度的提高，动力转向，自动变速和空调设备等的普遍使用，以及冷却系统的发展等都对散热器提出了更高的要求。各生产企业在制造工艺上做出许多改进，不仅使成本大为降低，而且质量也大有提高。
世界上主要产散热器的国家及其公司：美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本。
美国最大的通用公司的哈里逊(Harrison)散热器厂。
英国的联合工程公司(Associated Engineering Co,)系统的可弗拉特(Covrad)公司、赛克热交换和服务公司(Serck Heat transfer&Service)、玛尔斯登散热器服务服务公司(Marston Raditor Service Co.)、雷特—赖泼公司(Rad—Reps Co.)。
西德的以贝尔散热器厂较为著名。
法国的以肖松公司最大。
日本的以东洋散热器公司、日本散热器公司、东京散热器公司较大。
一.为什么要安装散热器，是不是散热能力越大越好？
1. 由于大多数物体在受热后都要膨胀，温度越高，膨胀越大。内燃机的零件在工作时受热膨胀后，会使零件变形，过分的膨胀，则使相互配合零件见间的正常间隙受到破坏。
2. 金属零件在高温下会降低强度，不能很好的工作。
3. 润滑油在高温下，它的粘度也要大大降低。如果润滑油的粘性降低，油膜的承载力下降，不能在运动副中保持良好的润滑，加剧零件的磨损。同时气缸壁温度太高时，将会使进入燃
烧室的润滑油迅速燃烧，引起润滑油的消耗量增加，并且使燃烧室积炭。
4. 气缸内的温度过高时，气缸充气系数下降。汽油机还容易产生爆燃现象。
但是应当注意得是冷却必须是适当的，过分的冷却也会给发动机带来诸多的不良后果：
1. 气缸内温度过低，燃料不能完全燃烧，随废气排出，使燃料消耗量增加。
2. 润滑油在低温时粘度增加，使零件在运动时的摩擦阻力加大，消耗较多的功率，因而减少了输出功率。同时，润滑油的针入度下降，可能出现运动附中没有润滑的情况，加大磨损。
3. 温度过低，发动机的热效率下降。
4. 燃烧后废气中的水蒸气和硫化物在低温是时会凝结成为一种叫亚硫酸的液滴，能腐蚀零件；气缸在长期低温的情况下工作，也容易被磨损。
5. 在汽油机中，如果气缸内的温度过低，则吸入的混合气中的汽油蒸汽将有一部分凝结在气缸壁上，流入曲轴箱使润滑油变质。
6. 水管知识气缸激冷，使排放变坏。
二.散热器传热原理
平板是较理想的传热几何形状。汽车散热器是用于两种流体间热交换的，一种流体是空气，另一种流体是冷却液。发动机的燃料燃烧时产生的热量有一部分传给冷却液，经由紧贴在水套内壁的冷却液边界层（简称液膜）、散热器的金属壁（包括水管和散热片）、紧贴在金属壁外表面的冷却空气边界层（简称气膜），在传到大气中。
管片式散热器的传热示意图一如下：   
散热器的传热途径：
冷却液——液膜——散热器的金属壁（包括水管和散热片）
——气膜——大气
散热器的全部热阻等于水管内壁冷却液边界层热阻、金属材料本身热阻及水管外面冷却空气边界层热阻之和，而热阻的倒数即为散热系数。可用下式表示：总热阻=液侧热阻（液膜热阻）+管壁材料热阻+气侧热阻（气膜热阻+散热片材料热阻）
根据试验可得，以总热阻为100%，则各项热阻分配约为：液膜热阻占10%，管壁材料热阻占1%，气膜热阻占80.1%，散热片材料占8.9%。因此热量在由冷却液传到大气的整个过程中，对传热起主要阻碍作用的是散热器表面冷却空气边界层热阻，其次是水管内壁冷却液边界层热阻，而金属材料的热阻由于其绝对值数字很小，对散热系数K值影响很小，一般在计算中常略去不计。
（三）现代汽车用散热器具有的几个特点：
1. 散热性能良好。
2. 尺寸较小。由于汽车发动机排气净化、自动传动装置、转向加力设备、空调器的安装原因及扩大视野等要求，散热器的尺寸必须减小。
3. 重量较轻。
4. 较好的使用寿命长和良好的适应不同道路和气候条件的能力。
5. 成本低廉。
6. 维修简便。
散热器的分类：
  汽
  车
  散
  热
  器
  直流式散热器
管片式芯子
扁管式
圆管式
管带式芯子
细胞骨架式芯子
  横流式散热器
管片式芯子
散热器性能的好坏，主要取决于芯子的结构设计，散热器的性能主要为空气一侧的传热系数a所决定。考虑到散热器成本的60%-70%为原材料费用，其中铜占50%，因此为了降低成本，除以大量生产的方式来减低费用外，还应从热工学观点来节约材料，即努力争取单位重量的最佳散热性能。具体的改进办法主要有两方面，即改进芯子散热片的设计和采用压力式冷却系统。
1. 散热器芯子的构造型式：
目前有四种，管片式、管带式、细胞式和管芯式，它们的结构见下图二：
它们各有优点：
（1）.管片式散热器芯子同其他结构相比强度好，而且可以少使尘埃、砂子和机油残渣等物堵塞芯子，故多使用在震动大的载重车上。
(2)管带式芯子与管片式相比，散热能力高，制造工艺简单，重量轻，成本低；但结构刚度不如管片式好。所以，在使用条件较好的小客车和公共汽车上得到广泛应用。近年来由于道路状况的改善，管带式散热器在大车甚至重型载货卡车也运用了。
（3）细胞式芯子具有大量的焊缝，易漏水；此外，弯曲的水路难清洗，同时这种结果在生产过程中，要消耗较多的焊锡。但单位重量的散热性能比较好。这种芯子很少用。
（4）水管式散热器的一个显著特点就是散热器的任何部分损坏都不致使散热器立即报废，损坏的损芯可被迅速和容易地更换，而且能立即恢复工作，并不减少其冷却性能。目前主要用在机油冷却方面。
四. 汽车散热器的构造
1.汽车散热器的整体结构如下图：汽车散热器由散热器芯子、主片、侧板、上下水室、加水口、进出水口、溢水管等组成。上水室顶部有加水口，平时用盖（散热器盖）盖住。
冷却水由此注入整个冷却系统。在上下水室分别装有进水管和出水管，进水管和出水管用橡胶软管分别与发动机气缸上的出水管及水泵的进水口连接。由发动机气缸盖上的出水口流出的温度较高的热水经过进水管进入上水室，经散热器芯子得到冷却后流入下水室，由出水管流出被吸入水泵。在下水室或出水管上有放水开关。
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1.侧板；2.放水开关；3.下水室；4.下主片；5.出水管；6.芯子；7.上主片；8.加水口；9.溢水管；10.上水室；11.进水管；12.散热带；13.水管
3. 冷却水管及散热片
散热器芯子的基本元件是散热管和散热带，它决定着散热器密封、散热和强度的质量。散热器的水管大多数采用扁圆形的断面，也有使用圆形、椭圆形、和矩形断面的。扁管和圆管相比，在容积相同的情况下，具有较大的散热面积。同时，扁管比圆管有较大的净面比，这保证了散热器有较大的空气通道。此外，当管内的水冻结膨胀时，扁管可以借助横断面变形而免于破裂。扁管的成型方法，目前基本上分为咬口钎焊、高频对焊、冷拔成型等三种。其中以咬口钎焊的水管历史最为悠久，现在软钎焊的铜散热器也基本上仍沿袭这种结构。
①  咬口钎焊法制造水管，实质上是用薄的带料滚压成型、镀锡热加工与切断加工所结合的一种特殊加工方法。
高频对焊法与咬口钎焊法相比，具有以下优点：
（1）同样带料厚度和水管尺寸的情况下，由于无咬口可节省带料重量的6-----18%。
（2）在水管同样工作情况下，由于高频对接水管有更大的强度，而可以减少带料的厚度。由于不用担心钎料的二次熔化，可以实现铜散热器的硬钎焊。
（3）外表面较为光滑，形状尺寸准确，与主片装配的间隙更为合理，节省装配工时，降低散热管头子的漏水率。
（4）由于强度高，可以承受较高的冷却系统压力和温度。因此可以说，高频对焊是一种发展方向，特别对铝散热器和中冷器发展重大意义。
但高频管也有它的缺点：设备一次性投资大，设备的维护水平高。对中小型散热器公司来讲承受能力有限。同时，如果出现散热管漏水，补焊比较困难，可能要求扎管。这将导致不符合产品的标准。为防止出现这种情况，可能要求在散热管检漏，又无形中增加了制造成本。
冷拔成型的水管由于具有无缝的特点，而在质量方面占有优势。但其加工成本昂贵，到了散热器公司可能要求开卷整形，还需要增加一道镀锡工序。因此，它的使用受到一定的限制。目前只在一些附加值比较高的大型散热器或者油冷器上使用。
2.主片及水室：
散热器的主片及水室的构造形式均以工艺制造简便、节省原材料、易于钎焊和装配、可靠性高为前提。主片中水管孔的排列要完全符合散热片中水管孔的排列方式和数量，对于管带式散热器的各排水管孔都在同一条直线上。为了增强水室壁的刚度，在水室壁上应布置有加强筋，加强筋的分布位置应使水室的边壁坚挺。
根据散热器芯部的构造型式和散热器的用途，水室和主片的连接方法，一般可有钎焊式和机械连接式，而钎焊式又可分为插入式和压边式。
根据试验可知，最大应力发生在主片与水室相连的主片处。应力集中的地方极易发生变形而脱焊漏水，所以必须从结构上增强主片和水室的刚度，来消除水压引起的应力。与此同时，主片具有一定的弹性，借以克服温度变化而产生的应力。
3.散热器的固装框架
散热器的固装框架是将散热器固定在汽车底盘上所必须的部件，用来保证散热器芯部的刚度，并在其上安装有关的零件，列如护风罩、百叶窗、拉杆等。框架类型有两种，一种是于散热器彼此焊上去的，另一种是可拆卸的。
散热器的框架一般由左侧板、右侧板、上护罩、底护板及其他零件所组成。
钎焊式的缺点是：为了获得较大的焊缝面积，而造成了消耗较多的焊料。但是这种结构简单。因此，大多数情况下普通汽车散热器框架都是采用 钎焊式的。
可拆卸式的优点是；便于拆卸，而且在散热器制造时可以大大降低焊料的消耗；缺点：当螺栓拧紧后，散热器芯子四角的焊缝会受到很大的剪应力，因此再使用时，于冷却水管与主片相钎焊之处易发生漏水。
散热器框架的侧板不仅用来使芯子获得必要的刚度，并且还用来把散热器固装在汽车的车架上。汽车车架上的散热器悬挂不是做成刚性的，而是做成弹性的。 
2.进出水管和散热器盖

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