Радиатор: устройство и принцип работы

Принцип работы

Устройство представляет собой цилиндр, заполненный специальным жидким или газообразным тепловым реагентом, объём которого напрямую зависит от температуры. Менее популярным вариантом являются устройства с наполнителями твёрдого типа, отличающегося менее быстрым реагированием.

Процесс нагрева сопровождается увеличением объёма рабочего вещества и растягиванием цилиндра. В результате естественного давления на поршень двигается специальный вентильный запорный конус, которым частично или полностью перекрывается поток теплового носителя.

Процесс остывания вызывает постепенное уменьшение объёма вещества в термостатическом клапане с подъёмом запорного конуса и возвращением прежнего режима поступления теплоносителя в радиаторы системы отопления. Таким образом, термостатическим вентилем легко и предельно чётко контролируется температура с максимально возможными показателями точности.

Клапаны термостатические изготавливаются из нержавеющей стали (дорогие, но долговечные), никелированной или хромированной бронзы, никелированной латуни. Чтобы термостатический клапан выполнял такие функции, как поддержка температурного режима в помещениях на максимально комфортном уровне и экономию энергии, необходимо не только соблюдать все правила установки устройства, но и грамотно подойти к выбору:

  • прямой вариант – для стандартных отопительных приборов;
  • угловой (горизонтальный/вертикальный) – для схем с нижней подводкой трубопроводов.

История радиаторов

Радиатор в системе охлаждения двигателя впервые появился довольно давно, на самых первых автомобилях. А если точнее, в далеком 1886 году. Такая идея была предложена Вильгельмом Майбахом – он сам сконструировал устройство с сотами. Его разработка применялась на автомобилях Mercedes 35HP. Существенных изменений конструкция радиатора почти за полтора века не претерпела, она осталась почти такой же, как и раньше.

На первых моторах не использовались помпы (насосы). Поэтому жидкость циркулировала за счет эффекта термосифона. Конечно, эффективность работы такой системы крайне низкая. Основывается эффект на том, что при повышении температуры снижается плотность жидкости. При этом горячая вода стремится вверх, проникает в радиатор через патрубок, расположенный вверху.

В самом радиаторе осуществляется процесс охлаждения жидкости, ее плотность возрастает. Вода начинает стремиться вниз, к рубашке охлаждения мотора. Главный недостаток такой примитивной конструкции заключается в том, что при увеличении мощности не получалось добиться эффективного охлаждения. Поэтому довольно быстро в конструкции систем охлаждения начали использоваться насосы центробежного типа.

Стальные радиаторы

Стальные панельные радиаторы

Стальной панельный радиатор с термостатом

Такой радиатор представляет собой прямоугольную панель, состоящую из двух сваренных вместе стальных листов с отштампованными углублениями, при сварке образующих каналы для циркуляции теплоносителя. Иногда для увеличения теплоотдачи к тыльной стороне панели привариваются П-образные стальные рёбра. Несколько таких панелей могут объединяться в пакет и закрываться сверху и с боков декоративными планками.

Выпускаются панели различной высоты и ширины, что позволяет создать прибор любой тепловой мощности. Панельные радиаторы имеют небольшую глубину и мало весят; соответственно, их тепловая инерционность незначительна. Площадь нагреваемой поверхности панелей весьма велика и стимулирует интенсивное движение нагретого воздуха — доля теплового потока, передаваемая конвекцией, достигает 75 %[источник не указан 2376 дней], что позволяет отнести эти приборы к типу конвекторов.

Для изготовления панелей используется низкоуглеродистая сталь с повышенной коррозионной стойкостью. Поверхность стали обезжиривают, фосфатируют, покрывают порошковой эмалью и термообрабатывают.

В случаях, когда система отопления имеет прямое сообщение с атмосферой (например, через открытый расширительный бак), эти радиаторы склонны к коррозии, и их срок службы может составлять всего несколько лет.

К недостаткам панельных стальных радиаторов следует отнести небольшое рабочее давление, на которое они рассчитаны, чувствительность к гидравлическим ударам, незащищённость внутренней поверхности от коррозионного воздействия воды. Эти свойства ограничивают сферу их применения автономными системами отопления с хорошей водоподготовкой. Кроме того, тыльные поверхности приборов труднодоступны для удаления пыли.

В большинстве случаев панельные радиаторы рассчитываются на рабочее давление от 6 до 8,7 атм, опрессовочное — до 13 атм и максимальную температуру теплоносителя 110 °C[источник не указан 2376 дней]. Их рекомендуется использовать в индивидуальном и малоэтажном строительстве, а при наличии индивидуального теплового пункта — в зданиях любой этажности.

Стальные секционные радиаторы

Внешне эти радиаторы напоминают чугунные, однако их секции соединяются друг с другом не резьбовыми ниппелями, а при помощи точечной сварки. Они являются более прочными и долговечными и рассчитаны на рабочее давление от 10 до 16 атм[источник не указан 2376 дней]. Однако из-за особенностей технологии производства стоимость этих радиаторов достаточно высока, что и обуславливает их относительно невысокую популярность.

Стальные трубчатые радиаторы

Трубчатые стальные радиаторы представляют собой сварную трубчатую конструкцию и являются наиболее дорогостоящими. Они выпускаются в расчете на рабочее давление 10-15 атм[источник не указан 2376 дней]. Сварные стыки минимизируют вероятность протечек, но недостатком этих радиаторов является малая толщина стали (1 мм и менее).

Биметаллические радиаторы

Биметаллический радиатор

Биметаллические радиаторы отличаются от алюминиевых наличием стальных внутренних элементов. Конструкция этих радиаторов такова, что запас прочности превышает все возможные давления в системе многократно (разрушающее давление составляет 100 атм), контакт теплоносителя с алюминием сведен практически к нулю. Единственным недостатком можно считать только самую высокую стоимость среди радиаторов.

Авторемонт

Процесс сгорания топливной смеси в цилиндрах двигателя сопровождается высвобождением большого количества тепла, которое нагревает двигатель. Если не охлаждать двигатель во время работы, то через несколько минут его температура превысит критическую, и он разрушится. Чтобы этого не произошло, в автомобиле применяется система охлаждения двигателя.

Состав системы охлаждения двигателя:

  • охлаждающая жидкость (тосол или антифриз);
  • радиатор;
  • вентилятор;
  • термостат;
  • водяной насос (помпа);
  • соединительные патрубки;
  • расширительный бачок;
  • отопитель салона.

Водяной насос (помпа) начинает работать вместе с двигателем. Как только двигатель заработал, вращающиеся лопасти помпы заставляют охлаждающую жидкость циркулировать по малому кругу системы охлаждения (минуя радиатор). Это надо для того, чтобы двигатель как можно быстрее прогрелся и вышел на свою рабочую температуру.

Когда температура охлаждающей жидкости работающего двигателя достигла рабочего значения, открывается термостат и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу — через радиатор.

Охлаждающая жидкость (тосол, антифриз) подается в радиатор через верхний патрубок, проходит сверху вниз по его сотам, и через нижний патрубок (уже охлажденная жидкость) подается обратно в рубашку двигателя.

Когда температура охлаждающей жидкости поднимается к верхним значениям (100 °C и более), включается вентилятор, который усиливает поток воздуха через решетку радиатора и увеличивает эффективность охлаждения. На старых машинах вентилятор соединен жестко ремнем с валом помпы и вращается постоянно.

Чтобы жидкость в системе охлаждения не замерзала при низких температурах и не закипала при 100 °C, применяются специальные охлаждающие жидкости: тосол или антифриз. Эти жидкости содержат этиленгликоль или пропиленгликоль — химические соединения, не дающие воде замерзать. Кроме того, охлаждающие жидкости содержат ингибиторы ржавчины, коррозии и вспенивания, что предотвращает образование ржавчины на металлических поверхностях двигателя и радиатора, смазывает водяной насос и не дает жидкости вспениваться, циркулируя по системе.

ВНИМАНИЕ! Не используйте в качестве охлаждающей жидкости воду!!!!. Вода — довольно агрессивная среда, которая быстро разрушает все металлические детали системы охлаждения

При нагреве охлаждающая жидкость расширяется и увеличивается в объеме

Поскольку система охлаждения является герметичной, то излишки охлаждающей жидкости выталкиваются в расширительный бачок, который соединен гибким шлангом в горловиной радиатора. Когда охлаждающая жидкость остывает, она опять подается в систему охлаждения через нижний патрубок расширительного бачка. Расширительный бачок служит также для залива и долива охлаждающей жидкости в систему охлаждения. При открытии крышки расширительного бачка надо быть очень осторожным, т.к. горячие пары могут ошпарить вашу руку

При нагреве охлаждающая жидкость расширяется и увеличивается в объеме. Поскольку система охлаждения является герметичной, то излишки охлаждающей жидкости выталкиваются в расширительный бачок, который соединен гибким шлангом в горловиной радиатора. Когда охлаждающая жидкость остывает, она опять подается в систему охлаждения через нижний патрубок расширительного бачка. Расширительный бачок служит также для залива и долива охлаждающей жидкости в систему охлаждения. При открытии крышки расширительного бачка надо быть очень осторожным, т.к. горячие пары могут ошпарить вашу руку.

В салоне автомобиля находится еще один небольшой радиатор, спрятанный под торпедо, который принято называть отопителем салона автомобиля, или просто — печкой. В холодное время года водитель открывает заслонку печки, и нагретая охлаждающая жидкость начинает циркулировать через теплообменник, нагревая воздух в салоне автомобиля.

Система охлаждения довольно проста и при нормальной работе не требует какого-либо обслуживания. Если утечек охлаждающей жидкости нет, то можно спокойно ездить пару лет. Раз в два года рекомендуется полностью менять охлаждающую жидкость в системе охлаждения автомобиля. Также, надо следить за состоянием резиновых патрубков, поскольку резина со временем пересыхает и растрескивается. Очень будет неприятно, если в дороге вдруг произойдет разрыв патрубка — дальнейшее движение будет практически невозможно. Поэтому, имеет смысл через 5-6 лет проводить полную замену всех резиновых патрубков на новые.

В начало страницы

Устройство и принцип работы масляного обогревателя

Основной рабочий элемент конструкции — радиатор — изготовлен из черного металла, толщиной 0,8–1,0 мм. Резка металлических деталей корпуса производится на лазерном станке, гибка — на гибочных машинах, мелкие элементы формуются штамповкой. Готовые элементы радиатора соединяются между собой в секции при помощи точечной сварки и прессования, предварительно выполняются технологические отверстия, затем секции стыкуются между собой методом ниппельного соединения с достижением полной герметичности радиатора. Окраска металлического радиатора производится порошковой краской с последующей полимеризацией в печи.

В готовый радиатор заливается минеральное трансформаторное масло, герметично монтируется электрический тэн, накладные металлические и пластиковые панели с установленными в них регулируемым термостатом, термостатом-выключателем (отключает питание при перегреве), переключателем интенсивности нагрева, присоединяется кабель электропитания. Современные модели масляных обогревателей, в отличие от более ранних моделей, не имеют отдельного клапана для заливки масла, т.к. эта операция выполняется лишь при сборке прибора.

Как и любой другой тип обогревателей, масляный радиатор сушит воздух. Для частичного решения этой проблемы производители оснащают некоторые модели съемной металлической емкостью для воды, испаряемой во время работы из-за контакта с нагретыми поверхностями обогревателя.

Металлические радиаторы некоторых моделей масляных обогревателей закрыты кожухом и позиционируются, как обогреватели для детской комнаты. Внешний кожух обеспечивает защиту от контакта детей с разогретым в процессе работы радиатором, при этом некоторыми производителями заявляется его преимущество в улучшении конвекционного процесса — это неверно, кожух лишь ухудшает конвекцию.

Колеса, при помощи которых обогреватель можно перемещать по комнатам, устанавливаются на корпусе прибора при помощи скобы и гаек уже после его доставки в помещение, которое предстоит обогревать.

После включения питания и установки необходимого уровня температуры, до которой обогреватель должен прогреть воздух в помещении, происходит последовательный нагрев электрического тэна, затем минерального масла, далее корпуса радиатора, в свою очередь нагревающего воздух. Максимальная температура, до которой может нагреться корпус масляного обогревателя — 150°С (зависит от модели прибора). В результате теплопередачи воздух вблизи обогревателя нагревается и поднимается к потолку (конвекция). Лучевое излучение тепла при этом направлено на нагрев секций масляного радиатора — их ребра направлены друг к другу, поэтому никакого ощущения «каминного тепла», часто используемого в рекламных слоганах торговых площадок, во время работы этого прибора быть не может.

Ускорить прогрев воздуха в помещении может вентилятор, которым оснащаются некоторые модели масляных радиаторов. В отсутствии встроенного вентилятора можно использовать обычный напольный или настольный, с помощью которого домочадцы спасаются от летнего зноя — расположив вентилятор на некоторой дистанции от включенного и разогретого обогревателя, активируйте обдув радиатора на малой скорости вращения лопастей. Кстати, эффект будет выше, чем от встроенного вентилятора, т.к. диаметр лопастей напольного вентилятора больше.

Преимущества терморегуляторов для радиаторов

Среди обширного списка достоинств, которым обладает это, несомненно, необходимое оборудование, особенно важно выделить:

  • оформление современных термостатов является эргономичным, благодаря чему их монтаж может быть выполнен в помещении с любым интерьером;
  • монтаж терморегуляторов как в уже работающих, так и в новых системах теплоснабжения не несет в себе никакой сложности, поскольку такие устройства хорошо подходят для любых условий эксплуатаций и легко поддаются необходимому техническому обслуживанию;
  • оборудовав радиатор термостатом, необходимость регулярного проветривания с целью контроля над температурой отпадает;
  • показатели температур, при которых функционирует такое оборудование, варьируются в пределах от 5 до 27°C. Кроме того, заданный параметр будет строго поддерживаться, а погрешность будет составлять не более 1°C;
  • терморегулятор для газового котла и для любого другого нагревательного прибора позволяет равномерно распределить горячую воду по всей системе, что обеспечит нагрев даже удаленных от центра сети агрегатов отопления;
  • при попадании в помещение прямого солнечного света или при воздействии иных внешних факторов термостат способен самостоятельно регулировать температуру обогрева, исключая излишнее нагревание теплоносителя;
  • нельзя не упомянуть также об экономии, связанно с эксплуатацией термостата, поскольку применение такого прибора позволит уменьшить расходы топлива примерно на 25%, сто позволяет не только сэкономить значительную часть финансовых средств, но и уменьшает объем вредных продуктов, образуемых в процессе сгорания.

Особой эффективностью такое оборудование будет обладать в домах частного типа, где монтаж термостата является едва ли не обязательным условием для качественной и стабильной работы системы отопления.

Посмотрите видео о терморегуляторах для радиаторов отопления:

Однако актуальны такие механизмы и в централизованных системах теплоснабжения, так как с их помощью также можно обеспечить помещению в многоквартирном доме благоприятный микроклимат.

Если терморегулятор монтируется в квартире, то правильнее будет начинать его установку в тех помещениях, где наблюдаются наибольшие температурные перепады, то есть на кухне, в гостиной, а также в тех комнатах, в которые попадает большое количество солнечного света. Если говорить о частных постройках, то в них лучше начинать размещать термостаты на верхних этажах, поскольку нагретые потоки воздуха, как известно, всегда движутся вверх, и температурная разница вверху и внизу дома может оказаться очень существенной.

Упоминая фактор экономии, в загородных сооружениях специалисты советуют устанавливать радиаторы панельного типа, обладающие небольшой емкостью и оснащенные теми термостатами, которые способны быстро подстраиваться под закрытие и открытие клапанов.

Примерный эксплуатационный срок современных тепловых регуляторов составляет около 20 лет, но при правильной установке и грамотной эксплуатации эта цифра может стать значительно больше.

При возникновении сложностей в процессе самостоятельного подключения этих приборов всегда можно обратиться за помощью к профессиональным мастерам, специализирующимся на установке оборудования такого типа. Они могут не только дать нужный совет относительно особенностей монтажа, но и способны предоставить различные фото вариантов терморегуляторов для радиаторов, а также подробные видео, помогающие выполнить процесс установки быстрее.

Установка радиатора отопления своими руками (пошагово)

Предварительно перед началом монтажных работ, необходимо составить схему системы отопления. Схема системы отопления может быть разработана для отдельного случая, с вычислением выигрышной позиции радиаторов отопления, для максимальной теплоотдачи.

Двусторонний путь установки. К радиатору сверху подключается отопительная труба, выводится она уже с нижней части радиатора.

При большом количестве секций и правильном подключении будет выделяться достаточное количество тепла для отопления помещения.

Существует так же третий способ монтажа радиатора к системе отопления, он менее эффективен по сравнению с двумя ранее представленными.

В таком случае труба подающая и проводящая горячую воду монтируется к нижней части радиатора. Эффективным данный способ монтажа можно считать, для системы отопления встроенной в пол.

Устройство и назначение радиатора системы охлаждения двигателя

Избыточное радиаторное тепло удаляется в окружающее пространство. Этому способствует его особая конструкция. Основными элементами изделия являются:

  • верхний бачок;
  • нижний бачок;
  • сердцевина;
  • элементы крепления.

Наиболее популярными материалами для изготовления радиаторов являются:

  • медь;
  • алюминий;
  • медные сплавы;
  • сплавы на основе алюминия.

Сердцевина изделия изготавливается в разном виде. Встречается трубчатый тип, бывает пластинчатый вариант, а также выпускается в сотовом виде. Чаще всего можно встретить трубчатую конструкцию. Внутри располагаются вертикальные трубки с сечением в виде овала либо круга. Они пропускаются сквозь ряды тонких пластин, установленных горизонтально. Они припаяны к обоим бачкам.

Важно знать! Присутствие пластинок способствует не только повышению жесткости конструкции, но и оказывает значительное позитивное влияние на теплоотдачу. Предпочтительными являются трубки овального сечения

У них увеличена поверхность охлаждения, а это способствует быстрому теплообмену. Также, если случается нежелательное перемерзание жидкости, то овал лишь деформируется, а круг способен разорваться, разгерметизировав систему

Предпочтительными являются трубки овального сечения. У них увеличена поверхность охлаждения, а это способствует быстрому теплообмену. Также, если случается нежелательное перемерзание жидкости, то овал лишь деформируется, а круг способен разорваться, разгерметизировав систему.

Реже встречаются пластинчатые варианты исполнения. В них ОЖ перемещается по объему, который сформирован двумя спаянными друг с другом фигурными пластинами. Нижняя торцевая часть и верхняя соединены с резервуарами. Охлаждающий воздух перемещается по внешней части пластин. Чтобы увеличить поверхность охлаждения, пластины изготовлены гофрированными. Таким образом удается скорей проводить остывание, чем у трубчатых аналогов.

Однако с пластинами больше встречаются недостатки. Они проявляются в быстром загрязнении, необходимости наличия большего числа спаянных участков, применении более тщательного ухода.

Сотовые конструкции сердцевин предполагают наличие горизонтальных круглых трубок для воздуха, которые снаружи омываются анитифризом. Для обеспечения комфортной спайки таких систем трубки развальцовываются на концах до шестиугольной формы. Такой формат обеспечивает большую, чем в аналогах охлаждающуюся поверхность.

Верхняя часть бочка, расположенного выше, оснащена припаянной горловиной. Снаружи она закрыта специальной пробкой с паровым клапаном. Также к бачку подходит небольшой патрубок, который нужно соединять с гибким шлангом. Через него подводится охлаждающая жидкость.

В нижнем бачке имеется отводящий патрубок с гибким шлангом. Для качественной фиксации использованы винтовые хомуты. Подобная конструкция позволяет иметь небольшое смещение блока относительно охладителя.

Регулировка температуры охлаждающей жидкости

За поддержание постоянной температуры в системе охлаждения  двигателя отвечает термостат. Данный элемент распределяет движение охлаждающей жидкости по контурам. Эти контуры называются малый и большой круг. Рубашку двигателя можно считать малым кругом, движение потока через радиатор-большой круг. Возникает такая ситуация, когда охлаждения  наружным воздухом при движении ОЖ по большому кругу в жаркую погоду или при нагрузках  оказывается недостаточно. Чтобы обеспечить эффективный отвод нагретого воздуха и поддерживать постоянную температуру охлаждающей жидкости дополнительно устанавливается один или целый ряд вентиляторов. Такие вентиляторы  могут иметь механический привод (вискомуфту) или электрический привод. 

 Регулирование теплового режима «шторкой»

Жидкостная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания может быть оснащена двойным регулированием теплового режима. Первым регулятором выступает термостат, о котором мы уже говорили. Вторым терморегулирующим элементом становится шторка-жалюзи.

Устройства с двойным регулированием конструктивно имеют жалюзи, установленные непосредственно перед радиатором. Благодаря такому решению в сильные морозы радиатор можно прикрыть, уменьшив интенсивность обдува наружным воздухом. Отвод тепла снизится, а само тепло можно более эффективно использовать для поддержания рабочей температуры ДВС и интенсивного отопления салона автомобиля.

Жалюзи представляют собой пластины из металла, которые соединены между собой шарнирами. Эти шторки могут иметь вертикальное или горизонтальное расположение перед устройством. Управление таким решением осуществляется рукояткой из салона автомобиля, а также может быть реализовано автоматически в отдельных конструкциях. Принцип действия механического устройства заключается в том, что задвигая или вытягивая рукоять в салоне, водитель осуществляет поворот пластин. Происходит изменение щели между жалюзи и происходит регулировка интенсивности обдува радиатора воздушными потоками. Результатом становится воздействие на температуру охлаждающей жидкости.

В условиях предельно низких температур на капот и радиаторную решетку дополнительно крепят специальный утеплительный чехол. Такой чехол изготовлен из водонепроницаемой пожаробезопасной ткани. Указанные меры способствуют поддержанию рабочего теплового режима двигателя в необходимых рамках.

Установка дополнительного радиатора

Появление мощных высокофорсированных атмосферных и турбодвигателей, которые работают в самых разных режимах нагрузки,  поставило перед разработчиками задачу установить дополнительные устройства охлаждения. Инженеры реализовали параллельную установку дополнительного радиатора. Такое решение получило свой отдельный электрический вентилятор. Не стоит путать дополнительный радиатор охлаждения с интеркулером, который устанавливается для охлаждения сжатого воздуха в системах с турбонагнетателем.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий