Радиатор

Радиатор, прибор для охлаждения воды, поступающей из рубашек двигателя внутреннего сгорания. Охлаждение двигателя состоит в том, что приведенная в движение вода, проходя через водяные рубашки, окружающие цилиндры двигателя, отнимает от стенок цилиндров тепло и, попадая затем в Р., проходит в нем по узким каналам, переда

Фигура 1.

вал через тонкие металлические стенки· ра-диатора свое тепло воздуху. Охлажденная вода затем снова поступает в водяную рубашку двигателя.

По способу приведения в движение охлаждающей воды различают системы водяного охлаждения с принудительной циркуляцией и термосифонную. В первой охлажденная в Р. вода захватывается центробежным насосом и прогоняется в рубашки двигателя. В термосифонной системе циркуляция, воды. совершается исключительно иод действием разницы веса столба холодной воды в Р., с одной стороны, и нагретой воды в рубаш-

Фигура 2.

ке двигателя и трубопроводе, —с другой стороны. Этим обусловливается необходимость устанавливать р! несколько выше низа рубашек двигателя. Благодаря меньшей ско-

ЩЮк ХШ1П(

ГйТГРГ* ОЩЗга

• -ЩЖ2 РРР

По а-b

Фигура 3.

рости циркуляции воды при термосифонном охлаждении приемное отверстие Р. и подводящая труба должны иметь увеличенное сечение, и сам Р. должен быть рассчитан на больший объём воды.

Т и пыР. Простейшая конструкция охлаждающей части радиатора состоит из нескольких рядов вертикальных трубок с припаянными к ним ребрами (фигура 1). Концы трубок входят в верхнюю н нижшою коробки Р. Для лучшего омывания воздухом трубки располагают часто в шном порядке. Другая конструкция Р. с водяными трубками показана на фигуре 2. Трубки сплющены для получения большей поверхности их соприкосновения с воздухом и пропущены через ряды горизонтально расположенных пластин (ламелей), образующих, большую поверхность охлаждения. Соединения трубок с пластинами пропаяны для

лучшего контакта. Радиаторы сотовые с воздушными трубками состоят из большого числа воздушных горизонтальных трубок, расширенных по концам, спаянных в одно целое по торцам, имеющих между собой щели, образующие каналы для воды. Вода омывает трубки со всех сторон, внутри же трубок проходит воздух (фигура 3). Сотовые ленточные Р. (фигура 4) по принципу действия весьма сходны с предыдущим типом и отличаются только своим конструктивным осуществлением. Водяные каналы образованы плоскими изогнутыми трубками из латунной или же из медной ленты. Промежутки между трубками образуют воздушные трубки. Трубки изготовляют из полос металла шириной вдвое большей толщины Р.

(с припуском на замок). Полосы прокатывают в вальцах с соответствующим профилем для получения нужных изгибов поверхности ленты, затем лента сгибается по длине. Из таких заготовок собирают соты и пропаивают швы трубок и соединения между ними погружением в ванну с припоем. Практически на основании опытных данных было выяснено, что иногда выгодно идти на уменьшение сечения для прохождения воды. Так, завод АМО, сократив число каналов для прохождения воды и оставив часть лент холостыми

Каналы для боды Холостые ленть.

Фигура 5.

I Радиатор только для увеличения теплопередающей по-верхности (фигура 5), получил значительно большую теплоотдачу при прочих равных условиях. Для лучшей теплоотдачи воздуху холостые ленты делают не гладкими, а с различными выступами, просечками и тому подобное.

Для удобства ремонта путем замены отдельных участков охлаждающей части Р. без пайки был создан тип разборного Р. Одна из конструкций такого Р. дана на фигуре 6. Каждая секция состоит из рядов водяных трубок а с ребрами б и соединяющих трубки коробок в В коробки вделаны патрубки г для присоединения секции к верхнему и нижнему бакам Р. Присоединение к верхнему баку б сделано при помощи трубки е с наружной нарезкой, прокладок ом,

Фигура 7.

фланцевой гайки з. Для крепления Р. на раме автомобиля применяют различные способы, предохраняющие Р. от толчков и перекосов, испытываемых рамой. На фигуре 7 показан способ крепления на автомобиле Форд. Нижний лист кожуха Р. сделан из более толстого материала и образует фланец, опирающийся на поперечину рамы; а—упругая прокладка, б—пружина.

Материалом для воздушных трубок, сотовых лент и водяных трубок обычно служит латунь. Толщина стенок 0,15—0,16 миллиметров. Ламели, а иногда и воздушные трубки делают из красной меди (примерно той же толщины), хотя и более дорогой, но имеющей больший коэф. теплопроводности. Коробки Р. делают б. ч. из листовой латуни или стали, а иногда для тяжелых машин литые из чугуна или алюминия.

Материал для сот—латунная лента—поступает в рулонах к вальцовке, где, проходя через вальцы, разрезается на части несколько длиннее двойной высоты сот (с припуском на загибку в замок). Вальцова-ная лента в отрезках поступает на стол, где складывается вдвое, концы ее загибаются в замок, после чего концы залужива-ются обмакиванием в сплав. Далее лента идет на столы, где проверяют и устанавливают геометрия, правильность перегибов (квадраты, шестиугольники и тому подобное.) трубки, получившейся от складывания волнообразно вальцованной ленты вдвое. Сложенная, лента скрепляется припоем посредством паяльника. После этого соты собирают в раму с винтовыми зажимами и подают на метал-лич. плиту, где их выравнивают ударами деревянного щита по торцам. Затем соты передвигают к ванне с к-той и погружают их в последнюю с одной и другой стороны на глубину 5—6 миллиметров, а потом таким же образом погружают в ванну с оловом, выдерживая их в ней в течение 8—10 ск. Пропаянные соты укладывают на поверочную металлич. плиту, где освобождают их из рамки, и затем промывают водой при помощи щетки. Штампованые верхние и нижние коробки, а также остальные детали, поступающие в радиаторный цех в обработанном виде, склепывают, пропаивают и передают на верстак окончательной сборки, где в особых кондукторах и зажимах их собирают с сотами и пропаивают. Изготовленные Р. обязательно нужно промыть снаружи и внутри, т. к. в противном случае оставшаяся после Ьайки к-та в короткий срок разрушит места пайки. После тщательной промывки в горячей воде с раствором каустич. соли Р. проверяют испытанием сжатым воздухом от компрессора на давление (до 1,5 atm) для проверки качества пайки.

Проявляющаяся в Р. в процессе эксплоа-тации по различным причинам течь устраняется в зависимости от размера и места повреждения, а также в зависимости от конструкции Р. Легче всего поддаются ремонту разборные Р. путем замены поврежденной секции. У сотовых Р. для заглушки отдельных секций требуется отпайка обеих коробок, но небольшая течь из мест спайки по торцам легко устраняется наружною пайкою. Труднее всего поддаются ремонту Р. с водяными трубками, в особенности если течь происходит из трубки, расположенной в се редине. В этом случае единственно возможный ремонт—это опайка обеих коробок и заглушка поврежденной трубки с обеих сторон. При частой смене воды в Р. на его охлаждающей поверхности накопляются осадки, постепенно уменьшающие водяные каналы. Осадок обладает очень небольшим коэф-том теплопроводности, т. ч. уже тонкий слой его значительно уменьшает теплоотдачу. Испытания Р. до и после удаления осадков показали, что чистка Р. уменьшила расход горючего до 4% и мощность двигателя увеличилась на 4—7%. Удаление осадков производят прежде всего еистематич. промывкой Р. чистойводой.Затемприменяют для удаления осадков раствор из 60 з едкого кали в 1 л воды с добавлением 1 ^х/₂% керосина. Продержав раствор в Р. в течение ночи, приводят двигатель в действие на 10—15 мин. При очень твердых осадках заставляют циркулировать через Р. в течение 5 мин. раствор из 1 ч. соляной кислоты в 20 ч. горячей воды. Хорошим средством является промывка горячей· водой с глицерином. Во всех случаях операция заканчивается прополаскиванием Р. чистой водой.

Р. авиационные. По форме авиационные Р. разделяются на коробчатые, столбообразные, горшкообразные, развернутые (плоские в крыльях). Кроме наиболее распространенных сотовых Р. в настоящее время применяют также пластинчатые Р.

Первоначальная конструкция пластинчатых 1>. сист. Ламблена представляла собой Р.горшкообразной формы (фигура 8), состоящий из двух кольцевых сборников воды а и радиально расположенных в два концентрич. ряда охладительных элементов б (плоские трубки-сегменты из 0,2-мм красной меди). Для

достижения регулярности протока воды и достаточно высокого сопротивления внутреннему давлению стенки элементы соединены между собой "пистонами. Д.Л1 жесткости всей конструкции охладительные элементы соединены между собой поперечными поясами в Примерные данные этих Р.: длина 67и миллиметров, днам. 290— 450 миллиметров, число охладительных элементов 120—270, охлаждающая поверхность 6,3—14 м-, емкость 4,5— 15 л, вес пустого Р. 17—38 кз. В зависимости от величины охлаждающей поверхности Р. и полетных данных самолета один горшкообразпый Р. может охлаждать двигатель мощностью 100—300 №. Эти радиаторы питаются запасной водой из отдельного бачка а, изображенного на схеме установки Р. системы Ламблена (фигура 9). Видоизменение Р. этой конструкции представлено на фигуре 10, где изображен вид плоского Р., в к-ром а—приемный коллектор, б—отводный коллектор, в—кран для выпуска воды, г—охладительные элементы плоского Р.

Идея крыльевых развернутых Р. заключается в развертывании на плоскость Р. с водяными трубками, и в этом случае поверхность крыла, фюзеляжа или иных частей самолета используется как охлаждающая поверхность Р. Лобовое сопротивление таких Р. весьма незначительно. Их недостатки: трудность регулировки охлаждения и боль-

шая поражаемость вследствие увеличения поверхности Р. В настоящее время применяют эти Р. почти исключительно на гоночных

самолетах, размещая их на поверхностях не только крыльев, но и поплавков, фюзеляжа и даже киля. Но известны также случаи при

менения плоских крыльевых Р. на экспериментальных боевых самолетах. На фигуре 11 представлен схематич. поперечный разрез крыльевых Р. трех систем. В целях регули-

ч— 0,15 латунь

0,76

или продуванием выключенной секции сжатым воздухом или же применением незамерзающих жидкостей.

Расположение Р. на самолете зависит от типа самолета, моторной установки и системы Р. Главные требования следующие: наименьшее лобовое сопротивление, наибольшая обтекаемость охлаждаемых поверхностей Р. воздухом, уменьшение длины соединительных трубопроводов, обеспеченность Р. от поражения огнем противника. Различные положения установки Р. на самолете изображены на .фигура 12. Положение 1 обусловливает слабый проток воздуха через Р. и невысокую теплоотдачу последнего вследствие малого пространства позади Р. и завихренности потока от воздушного винта перед Р. Установки 2—б в потоке воздуха, отбрасываемого пропеллером, отличаются наибольшей скоростью проходящего через Р. воздуха и хорошим охлаждением, но при установках внизу Р. быстро загрязняются маслом и грязью. Установки 7—11 требуют длинного трубопровода и затрудняют подачу воды вверх, установки 3, 8 и 10 затрудняют обзор пилота. В зависимости от расположения на самолете сравнительная степень использования Р. может быть выражена следующими коэф-тами:

Коэф.

Расположение Р. использо вания

Радиатор в свободном потоке воздуха. 1,00

Радиатор, расположенный сбоку, снизу или сверху.. 0.97

Радиатор носовой, расположенный выше или ниже конца вала мотора. 0,66

Радиатор носовой, расположенный вокруг-вала. 0,58

Радиатор, расположенный позади мотора 0,42

Определение охлаждающей поверхности Р. Примем обозначения: У— охлаждающая поверхность Р., к—коэф. теплопередачи, и —начальная и конечная ί° воды, ту и т₂—начальная и конечная t° воздуха, c_w и Ci—удельные теплоемкости воды и воздуха, W—количество циркулирующей воды в килограммах/ч, L—количество проходящего через радиатор воздуха в м³/ч и Q—количество отводимого тепла в Са1/ч. Допустив, что изменения температуры воды и воздуха происходят по закону прямой линии, можно составить следующие тепловые балансы:

Наружная сторона

025 медь

Фигура И.

ровки плоский Р. может быть разбит на отдельные выключаемые из циркуляции секции. Опасность замерзания жидкости в выключенных секциях может быть устранена

Q-W*_w{» i —0₂),

Q=Lc_t(r a-π),

Q=Fk р+**_Н±5).

Определив из первых двух уравнений #₂и г₂ и подставив их в третье уравнение, получим:

п _ *ι~^τι ^Q

Fk^-2Wcn2Lci

то есть для данного Р. при данном количестве воды и воздуха отдача тепла пропорциональна — т_г. Количество воздуха

1000

где F_x—лобовая поверхность Р., λ—отношение наименьшей действительной площади прохода для воздуха к лобовой поверхности, равное 0,628 для Р. с воздушными трубками и 0,429—для Р. с водяными трубками, ρ— коэф., учитывающий изменение скорости воздуха до и после Р., зависящий только от конструкции последнего и принимаемый равным 0,9 для Р. с воздушными трубками и

O, 8—для Р. с водяными трубками, и Г; — кажущаяся скорость движения автомобиля в км/ч, то есть скорость, при которой Р. отдал бы то же количество тепла без содействия вентилятора, принимаемая при расчетах в 1¹/₂—2 раза больше наименьшей скорости движения автомобиля при полной нагрузке двигателя. Введя еще соотношение: Р=К₁<р и Q= 1 000 N_e, rp,eN_e—эффективная мощность двигателя, и вставив значения с_№— 1 и с_{= =0,25, получим из вышеприведенного ур-ия р, _<ph 500 Vf>.Q

¹ ~~ _ Z

10СОЛр 2 W

Коэф. ψ, представляющий отношение охлаждающей поверхности F к лобовой поверхности 1%, зависит от конструкции Р.: для

P. с круглыми воздушными трубками ?>=37, для Р. с плоскими водяными трубками <1 28, причем Это значение м. б. увеличено за счет снабжения трубок охлаждающими ребрами.

--l· V 4--

О-1 £_ а, 2

д где а_г—коэф. теплопередачи от воды к стенке Р., ξ—уд. теплоемкость материала стенки, <5—толщина стенки и а_г—коэф. теплопередачи от стенки к воздуху. В виду незначительности первых двух членов можно принять с достаточной точностью, что k=a₂. С возрастанием скорости обдувания а₂ (следовательно и к) непрерывно увеличивается. Для малых скоростей Геллер дает соотношение к=2+10 VV, где V—скорость в м/ск. Но уже при скоростях ~ 50 км/ч действительная величина к, в особенности для Р. с водяными трубками, перерастает почти вдвое вычисленную величину. На фигуре 13 даны кривые зависимости к от скорости; кривая

I построена но формуле fc=2 + 10 Vv, кривые же

II и III даны Геллером, как более отвечающие действительности, II—для Р. с воздушными трубкамии III—для Р. с водяными трубками. Попытка выведения более точной эмпирии. ф-лы для к сделана Кастанья (А. Castagna), к-рый дает для Р. с воздушными трубками ф-лу:

12+2,5У ⁺ 100+14 000 е где V—скорость воздуха в м/ск и v—ско-

№ 35 54 72

Фигура 13.


		<3


	УицЛ	—·
го 40 5		60 7	во

Фиг.14.

рость циркуляции воды в м/ск. Графич. выражение ф-лы Кастанья дано на фигуре 14, причем можно констатировать довольно близкое совпадение кривых Кастанья с кривой Геллера для радиатора с воздушны-•ми трубками. Экстраполируя данные Геллера и сравнивая их с кривыми Кастанья, можно с известным приближением принять за основу определения к для Р. с водяными трубками, а следовательно и для плоских Р. кривую, изображенную на фигуре 15. При скоростях порядка 200 км/ч величина к составляет примерно 250—280, имея тенденцию к непрерывному нарастанию. Определение охлаждающей поверхности по приведенной выше формуле дает только ориентировочные данныедля конструирования Р., точный же расчет невозможен из-за многообразной зависимости условий теплопередачи. Лобовое сопротивление Р. изменяется для определенной скорости полета пропорционально плотности воздуха. На основании продувок Р. в аэродинамич. трубе лобовое сопротивление Q_x в килограммах обычного сотового Р. с свободным протоком воздуха м. б. выражено следующей ф-лой:

Фигура 15.

<Рх= 0,003 S V²,

где 0,003—коэф. лобового сопротивления Р.,

5— фронтовая площадь в м^%, v—скорость полета в км/ч. На диаграмме (фигура 16) дана зависимость лобового сопротивления Р. различных типов: кривая I получена для радиатора с круглыми 12-лш трубками и поперечными ребрами размером 300x300x80 миллиметров; кривая II получена для Р. с 9,5-л»

6- гранными трубками и размером Р. 300 х 300 х 100 миллиметров. Поглощаемая мощность Р. составляет примерно 5—20% всей мощности мотора.

Р. для охлаждения паром. Вдви-гателях, охлаждаемых путем испарения, во-дав рубашках цилиндра превращается в пар. Благодаря высокой скрытой теплоте парообразования при испарении может быть поглощено большее количество тепла, чем при обычном охлаждении. При этом способе охлаждения требуется меньше воды в системе, и t° рубашек цилиндров автоматически поддерживается на точке кипения, соответствующей данной высоте полета. Поток воды к каждому цилиндру или к отдельным группам цилиндров оставлен тем же самым, но

выпускные отверстияделаютшире,чтобы выпускаемый пар увлекал с собою как можно меньше воды. Зазоры между поршнями и поршневыми кольцами делают несколько увеличенными. На фигуре 17 показана установка Р.

на самолете Бристоль с применением конденсаторной системы. Пар и вода проходят от верхней части рубашек цилиндра к отделителю пара а, помещающемуся между цилиндрами мотора, и оттуда пар одновременно движется по трубкам б и в к каждому из четырех конденсаторов, из которых два з находятся в верхних крыльях, а два д в нижних; е—редукционные клапаны. Конденсаторы верхнего крыла получают пар из центроплана эю, а конденсаторы нижнего—у начала крыла; нижний центроплан является сборником для конденсата. Вода из отделителя возвращается путем обычного циркуляционного насоса з к рубашкам, и т. о. поддерживается постоянная циркуляция. Конденсат к отделителю возвращается специальным насосом и. Отделитель а применяется также в качестве запасного бака, имеющего цилиндрическую форму с отходящими двенадцатью патрубками, соответствующими выпускным патрубкам для воды у цилиндров мотора.

Масляные Р. Современные авиационные моторы, работающие под большой нагрузкой, обычно требуют устройства специальных масляных Р. для охлаждения смазочного масла. Применяются масляные Р. двух типов: с охлаждением воздухом и с охлажде-нием водой. Понижение t° охлаждаемого масла преимущественно зависит от охлаждающей поверхности Р. При современных установках понижение t° достигает 28—56°. На фигуре 18 показана диаграмма изменения t° масла при испытании двигателя на станке с Р. и без него. Производительность Р. для масла, помещенного в воздушном потоке, зависит от коэф-тов передачи тепла от масла металлу л от металла воздуху. Последний коэф. передачи от металла

—j—
		и®-

/С	CpoB	iarnop	jm
	•

воздуху почти не изменяется при различных конструкциях Р. Главная трудность состоит в передаче тепла от масла к холодному металлу, вследствие образования сравнительно холодного вязкого слоя масла, находящегося в соприкосновении с металлом и не проводящего тепла. Улучшение в отношении передачи тепла м. б. достигнуто применением сплющенной трубки, скрученной т. о., что поток масла все время меняет свое направление, и масло ударяется то 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Чисм своротов мотора

Фпг. 18.

о стенки труоки, или устройством препятствий на пути масла. Результаты лабораторных испытаний над передачей тепла от масла к металлу приведены в следующей таблице.

Передача тепла в Р. от масла к металлу.

Система трубок

Площадь соприкосновения масла с металлом,

ДМ2.

Ток масла, л/ч

о к £ 5 о

«§, ® о а ·£ О о

Прямая трубка ДЛИНОЮ 61 см, диам. 11,2 миллиметров.

2.14

273

0,76

То же, но с винтами, вставленными внутри трубки через 3 миллиметров.

2,97

273

—

SK „ Као

О >т< S3

Звв

0,161 1,81

Из этой таблицы видно, что степень передачи тепла от масла к металлу повышается вследствие наличия винтов пропорционально по

вышению падения давления. Масляные Р. устанавливаются вблизи мотора, но чаще всего под головной частью фюзеляжа; возможна также установка и в крыльях самолета. На фигуре 19 представлен масляный Р. системы Ламблена. Масляный Р. Кертиса (фигура 20) представляет собою небольшой со

товый Р., по трубкам которого протекает вода, поступающая из Р. мотора, а между трубками циркулирует масло: 1—масляный Р., 2—Р. для воды, 3—водяной бачок, 4— бачок для масла, 5—масляный насос и 6—водяной насос.

Лит.: ХельдтР., Автомобильный двигатель, ч. 2, пер. с англ., М., 1932; Г и т т и с В. Ю., Автомобили, теория и конструкция, М.—Л., 1931; Геллер А., Курс автомобиля, пер. с нем, т. 1, М.—Л., 1930; М а р к с Л. С., Авиационные двигатели, пер. с англ., М., 1925; Hobs G., Elliott В. a. Consoli-ver L., The Gasoline Automobile, N. Y., 1924; Dyke’s Automobile a. Gasoline Engine Encyclopedia, 14 ed. Chicago, 1928; Prest ο n, Water Steam Cooling, «Auto^:-motive Industries», N. Y., 1923, 12; L о о c k w о о d.

Capacity of Radiators, «Journ. Society of Automobile Engineer“, N. Y., 1923, i; К i c h t e r, Wasserkuh-lung in Kraftwagen, «Z. d. YDI», 1927, 27; «Journ. Society Of Automobile Engineer», N.Y., 1929, 10. А. Знаменский, H. Пастушенко, А. Сошин и Ю. Стебницкий.