散熱器的結(jié)構(gòu)概要,就是它的基本組成元件和工作原理。在車輛的制冷系統(tǒng)中,散熱器是一個非常關(guān)鍵的組成部分,它的作用是將引擎所產(chǎn)生的熱全部釋放出去,保證引擎在一個合適的工作溫度范圍內(nèi)。散熱器由水箱、芯片和風(fēng)扇三部分組成,水箱一般設(shè)置在水箱的頂端,用以盛放冷卻劑(在循環(huán)過程中使用的冷卻劑),冷卻劑在水箱內(nèi)不斷地循環(huán),將引擎產(chǎn)生的熱能全部吸收,然后再輸送到芯片內(nèi)進行散熱。作為散熱器的中心部分,芯片采用了優(yōu)良的散熱性導(dǎo)電材質(zhì),冷卻劑在芯片中流動時與芯片上的散熱片進行熱交換,并將熱能轉(zhuǎn)移到空氣中。為加強散熱器的散熱效果,散熱器上還裝有電扇,電扇通常裝在散熱器后面,能把環(huán)境中的空氣吹到散熱器上,使之更快地散熱。
盡管其基本構(gòu)造比較簡單,但其對于整車的散熱效果有著非常重要的影響,因此,必須要使整車在較高溫度下不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象,從而保障整車的安全行駛。但是,雖然它的結(jié)構(gòu)很簡單,但是它的工作效率會受到很多方面的影響,比如:芯片尺寸大小、芯片材質(zhì)、水箱設(shè)計、風(fēng)扇類型和排列、液體介質(zhì)與循環(huán)模式等,這些都會對它的制冷效果造成很大的影響。所以,要想保證車輛的制冷系統(tǒng)能夠順利運轉(zhuǎn),就一定要重視對散熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化以及對其進行維修和保養(yǎng),不管是對其進行合理的設(shè)計,或者是對其進行定期的檢測和清洗,這些都是保證引擎能夠正常運轉(zhuǎn)的重要手段。與其忽略其對制冷特性的作用,還不如增強對其重要性的理解,并根據(jù)需要對其進行有效的維修和優(yōu)化。
01管路結(jié)構(gòu)對制冷效果的影響
對于制冷效果而言,管路結(jié)構(gòu)是一個重要因素。由于管路結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變,在制冷過程中起著至關(guān)重要的作用。盡管管路結(jié)構(gòu)會受到多種因素影響,在設(shè)計時應(yīng)該盡可能考慮周全,則其散熱能力將會大大提高;但若忽視某一項,則會造成散熱能力達不到預(yù)期,不過,即便在前期的設(shè)計中,各項因素都已納入考量,管路材料的選用依然十分關(guān)鍵,不僅要考慮材料的導(dǎo)熱性,還要考慮材料的耐腐蝕性、強度和成本。另外,管路的尺寸與長短也對其制冷特性有很大的關(guān)系,一方面減小管路的尺寸可以增大流動速度,進而強化換熱,另一方面管路的尺寸過小又會增大管路的阻力,因此,管路的尺寸必須合理選取。

在進行管道設(shè)計時,不僅要考慮到單個管道的作用,也要考慮到多條管道的布局方式,或者將多條管道并聯(lián)布局,能夠增加液體的流動斷面,減少液體的流速,從而有利于減少系統(tǒng)的壓力損失;而將多條管道串聯(lián)布局,則會增加系統(tǒng)的壓力損失,降低制冷效果。所以,在進行管道布局時,必須根據(jù)實際情況確定并聯(lián)或串聯(lián)方式。要想達到最優(yōu)的制冷效果,就必須要從多方面入手,而不僅僅是依賴于某一種設(shè)計要素,而是要綜合考慮各種因素,并根據(jù)這一原理進行管路的設(shè)計,才能達到最優(yōu)的制冷效果。在管路的優(yōu)化設(shè)計中,無論選用何種材料、幾何尺寸和布局方式,都必須與整體制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相適應(yīng),并充分考慮制冷流體的性質(zhì)和流動情況,從而保證管路的整體制冷效果,并實現(xiàn)對制冷系統(tǒng)的全面優(yōu)化。

02芯片材料對芯片冷卻效能的影響
芯片材料對散熱器的散熱有著非常大的影響,在汽車散熱器的設(shè)計中,只要選用適當?shù)男酒牧希湍軌蛱岣呱崞鞯纳崮芰ΑP酒牧现饕绊憙蓚€方面:導(dǎo)熱特性和熱穩(wěn)定性。首先,芯片材質(zhì)的導(dǎo)熱特性對散熱器的散熱效率有很大的影響。導(dǎo)熱特性好的材質(zhì)可以更快速地將熱量傳輸出去,提升了制冷效果;導(dǎo)熱特性差的材質(zhì)會造成熱量在芯片中積聚,降低了制冷效果。所以,在選取芯片材質(zhì)時,要優(yōu)先考慮導(dǎo)熱特性好的材料。其次,芯片材料的熱穩(wěn)定性也會對其散熱效率造成影響。一些具有較好導(dǎo)熱特性的材料在高溫下易發(fā)生脆化、軟化等問題,導(dǎo)致其在室溫下散熱效率很好,在車輛高溫工況下就不行了。所以,在選取芯片材質(zhì)時,要兼顧其在不同溫度下的表現(xiàn)。

通常來說,要想獲得更好的冷卻效果,應(yīng)該選擇具有優(yōu)良導(dǎo)熱特性和良好熱穩(wěn)定性的芯片材質(zhì)。但是,在某些情況下,還要考慮其它的因素,例如,某些材質(zhì)的價格相對比較便宜,盡管它的冷卻能力比其它的材料差,但是在考慮成本效益的情況下,也可以采用??偠灾酒馁|(zhì)會對汽車散熱器的散熱效果產(chǎn)生直接的影響,不管其它的結(jié)構(gòu)參數(shù)是什么,如果能夠選用合適的芯片材質(zhì),都能夠達到更好的散熱效果。與其僅僅關(guān)注于其導(dǎo)熱性能和熱穩(wěn)定性,還不如從多個角度來進行綜合的考量,從而挑選出在各個方面都具有更好性能的材料,從而提升汽車散熱器的整體性能。

03散熱片大小對散熱特性的影響
散熱片的大小對其冷卻效果有很大的影響,雖然其體積不大,但對于維持發(fā)動機運轉(zhuǎn)、提高發(fā)動機使用壽命起到了非常重要的作用。首先,由于散熱片的體積影響到其換熱面積的大小,換熱面積越大,換熱效果越好;換熱面積越小,換熱效果越差。所以,在設(shè)計散熱片時,要盡可能增大其體積和換熱面積。但是,如果散熱片的體積太大,又會使其在車輛中的安裝受到限制,從而對整個車身的結(jié)構(gòu)和空間分布產(chǎn)生不利的影響。所以,在設(shè)計散熱片時,要兼顧其換熱效果和車身空間分布。盡管散熱片的大小對其散熱能力有一定的影響,但也要考慮其它的一些因素。除了散熱片的大小外,還要考慮散熱片的形狀、排列方式、風(fēng)扇類型等因素。這些因素都會影響散熱片與空氣之間的流動特性和換熱效率。

在進行散熱片結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇時,不僅要考慮到散熱片自身的換熱性能,同時也要考慮到整車的綜合性能。為保證汽車行駛的安全性和平順性,需要將散熱片結(jié)構(gòu)參數(shù)與其它部件進行合理的匹配??偠灾?,不管是什么類型的散熱片,在進行設(shè)計時都要進行慎重地考量。與其在某一項參數(shù)上達到一個極端,還不如在具體運用中對所有影響進行綜合考量。從而達到在冷卻效果和整體性能之間達到最優(yōu)平衡。也唯有如此,才可以讓車輛的散熱器起到最大效果。保證發(fā)動機正常運轉(zhuǎn),并延長相關(guān)零件使用壽命。

03風(fēng)扇種類和布置對散熱效果的影響
風(fēng)扇的種類和布置對散熱器的散熱能力有很大的影響,風(fēng)扇是散熱器中最關(guān)鍵的部件,風(fēng)扇的正確選用和布置對散熱器的工作有很大的影響。首先,風(fēng)扇結(jié)構(gòu)形式對散熱效果有著重要的影響,不同風(fēng)扇結(jié)構(gòu)形式(如:軸流風(fēng)扇與離心式風(fēng)扇)在空氣流動特征上存在明顯差異,其中,軸流風(fēng)扇以沿軸向進氣為主,適合于狹小的散熱區(qū)域,但其相對空氣流動壓力偏小,不利于強化換熱;離心式風(fēng)扇以垂直軸向進氣為主,適合于跨度大的散熱區(qū)域,但其相對空氣流動速度偏大,不利于均勻換熱。所以,在選擇風(fēng)扇結(jié)構(gòu)形式時,要結(jié)合散熱區(qū)域的實際需求,確定風(fēng)扇結(jié)構(gòu)形式與散熱區(qū)域的匹配關(guān)系。

其次,風(fēng)扇的布置方式對散熱器的工作特性也有很大的影響,風(fēng)扇的布置方式和風(fēng)扇的數(shù)目將會影響散熱器與外界空氣的換熱效率,適當?shù)娘L(fēng)扇布置方式可以提高散熱器的制冷能力;但如果風(fēng)扇的排列方式太過緊密,又會造成氣流間的互相干涉,從而降低散熱器的制冷能力;而如果風(fēng)扇的排列方式太過稀疏,又會造成散熱器的整體制冷區(qū)域難以得到有效覆蓋,從而降低散熱器的制冷能力。所以,在進行風(fēng)扇的排列方式時,必須對風(fēng)扇的數(shù)目和排列方式進行權(quán)衡,保證各部位的吸氣、排氣都比較均衡。
盡管風(fēng)扇的種類和布置對散熱器的性能起著很大作用,但也要考慮其它一些因素。除了風(fēng)扇的種類和布置外,還需要結(jié)合芯片尺寸、材質(zhì)、水箱設(shè)計、流體介質(zhì)等因素進行綜合優(yōu)化。這樣才能夠獲得最好的散熱效果。不論使用哪種散熱器,在進行設(shè)計時都要從總體上來看。不論哪種散熱器設(shè)計目標是什么,都要注重各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間協(xié)調(diào)性。也要注重風(fēng)扇種類和布置與其它參數(shù)之間相關(guān)性。
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