Ar teisinga radiatorių rinktis vien pagal kainą?

Prireikus įsigyti naują radiatorių, susiduriama su didžiule pasiūla. Tokio paties radiatoriaus kainos gali prasidėti nuo kelių eurų ir baigtis šimtais – tai priklauso nuo to, kas yra gamintojas ir kokia technologija naudojama. Čia pabandysime išsiaiškinti, kuo skiriasi dviejų tipų radiatoriai – surenkami mechaninėmis priemonėmis (paprastai būna pigūs) ir lituotiniai (santykinai gerokai brangesni). Skirtingi transporto priemonių gamintojai į naujus automobilius montuoja abiejų tipų radiatorius. Įmonė NRF taip pat gamina abiejų tipų radiatorius. Jie vienas nuo kito skiriasi kaip diena nuo nakties ir naudojami tik tam tikrose sistemose. Mechaninėmis priemonėmis surenkami radiatoriai netinka tais atvejais, kai variklis gali išskirti daugiau šilumos, nei radiatorius jos gali išsklaidyti.

Atsarginių dalių rinkoje radiatorių, tinkantį remontuojamam automobiliui, reikia pasirinkti pagal variklį. Be to, reikia įvertinti ateityje laukiančias pasekmes ir radiatorių rinktis ne vien pagal tai, kiek jis paplonins piniginę, bet ir pagal jo gebėjimą išsklaidyti variklyje susidarančią šilumą.

Tuojau paaiškinsime keletą svarbių variklio aušinimo proceso niuansų.

Lengvojo automobilio vidaus degimo variklio komponentai, esantys degimo kameros zonoje, įkaista iki 1 900–2 500 °C. Jei tokios temperatūros veikiami komponentai nebus efektyviai aušinami, kils pavojus juos sugadinti.

Degimo kameroje būtina palaikyti tam tikrą temperatūrą, nes, jai išaugus, prasidės detonacija. Aušinimo sistema taip pat reguliuoja tarp cilindro sienelių ir stūmoklio esančios alyvos temperatūrą. Šioje vietoje susidaranti alyvos plėvelė turi būti reikiamo takumo ir tinkamai tepti paviršius. Jei variklio temperatūra bus labai aukšta, atsiras tepimo sutrikimų. Įkaitusi alyva oksiduojasi nuo 100 iki 140 °C temperatūroje. Dėl sparčios oksidacijos prasideda terminis skilimas.

Variklio aušinimo paskirtis – ne tik išsklaidyti šilumą, bet ir palaikyti reikiamą atskirų variklio komponentų temperatūrą. Variklio blokas sukonstruotas veikti esant aukštesnei temperatūrai, kad sumažėtų trintis, nes, ją sumažinus, išauga variklio efektyvumas, sumažėja degalų sąnaudos ir ilgėja variklio eksploatavimo trukmė. Esant aukštesnei cilindro sienelių temperatūrai, geriau sklinda degimo liepsna. Oro ir degalų mišinys sudega efektyviau, nes, slenkančiam stūmokliui liečiant cilindro sieneles, liepsna negęsta.

Efektyviau sudegus oro ir degalų mišiniui, mažėja angliavandenilių koncentracija išmetamosiose dujose. Cilindrų galva savo funkciją geriau atlieka žemesnėje temperatūroje, nes padidėja į degimo kamerą įsiurbiamo oro tankis. Todėl iš degimo kameros išmetama mažiau angliavandenilių ir azoto oksidų. Dėl pirmiau minėtų priežasčių reikalingi atskiri aušinimo kontūrai – vienas variklio blokui, o kitas – cilindrų galvai (gali būti montuojami net atskiri radiatoriai).

Cilindrų galvos vis dažniau konstruojamos kaip sudėtingi liejiniai, kuriuose aušinimo kanalai yra riboto pralaidumo, todėl kai kuriose vietose temperatūra gali staigiai pakilti. Šios savybės ypač būdingos naujos kartos varikliuose, pavyzdžiui, turinčiuose tiesioginio degalų įpurškimo sistemas, turbokompresorius, didesnį suspaudimo laipsnį. Remiantis pirmiau pateikta informacija, galima daryti išvadą, kad radiatorius neturėtų veikti išnaudodamas visas savo galimybes. Reikia tinkamos atsargos, kuri kompensuotų staigų temperatūros padidėjimą.

Pakaks kalbėti apie variklius. Pereikime prie pirmiau minėtų radiatorių: surenkamų mechaninėmis priemonėmis (1 pav.) ir lituotinių (2 pav.).

1 pav. Mechaninėmis priemonėmis surenkamas radiatorius.

2 pav. Lituotinis radiatorius.

Radiatoriaus plokštelės prie vamzdelių jungiamos dvejopai. Jei radiatoriaus gamybos būdas – litavimas, vamzdeliai ir plokštelės pakaitomis išdėstomi taip, kad būtų gautas reikiamų matmenų blokas, ir tada visas paketas sulituojamas specialioje krosnyje. Taip vamzdeliai su plokštelėmis sujungiami metalinėmis jungtimis (3 pav.).

3 pav. Plokštelių jungimas su vamzdeliais lituojant

Šilumos srauto požiūriu vamzdelio sieneles ir lituotines jungtis su plokštelėmis galima laikyti vientisa vamzdelio sienele. Vamzdeliai, lydmetalis ir plokštelės gali būti pagaminti iš skirtingų medžiagų. Radiatorius gaminamas iš daugiasraučių plokščiųjų vamzdelių, o lydmetalis ir plokštelės būna tokios pačios medžiagos. NRF radiatoriai pagal „Nocoloc“® technologiją apsauginėje nekorozinių fliusų atmosferoje lituojami automatinėje gamybos linijoje (4 pav.).



4 pav. NRF radiatorių litavimo automatinių „Nocoloc“® krosnių linija.

Kitas radiatorių gamybos būdas – jų surinkimas mechaninėmis priemonėmis. Šios konstrukcijos privalumas – surinkimo proceso metu suvartojama mažiau energijos ir reikia mažiau apdirbti paviršius. Kadangi nereikia lituoti, nesusidaro agresyviai veikiančių lydmetalio liekanų (5 pav.). Dėl to šių radiatorių kaina yra labai konkurencinga.



5 pav. Mechaninėmis priemonėmis surinkto radiatoriaus vamzdelių ir plokštelių jungtys.

Ši technologija turi ir trūkumų. Didžiausias iš jų susijęs su šilumos perdavimu. Apskriti vamzdeliai perkišami per plokštelių paketą. Kad plokštelės susijungtų su vamzdeliu, padidinamas jo skersmuo. Vamzdelio skersmuo yra didesnis už plokštelių angos skersmenį, todėl jos gerai priglunda. Vamzdeliai išplečiami mechaniškai, t. y. stumiant per juos vieną ar daugiau metalinių strypų arba metalinį rutuliuką. Kitas būdas – hidraulinis plėtimas. Vis dėlto, kad ir koks būdas taikomas, tarp vamzdelių ir plokštelių lieka mažytis tarpelis. Todėl sumažėja aušinimo veiksmingumas. Vamzdelių ir plokštelių jungties įvarža, naudojant radiatorių, ilgainiui mažėja ne tik dėl nuolatinės temperatūros kaitos bei metalo plėtimosi ir traukimosi, bet ir dėl korozijos, atsirandančios patekus orui. Visa tai mažina šilumos srautą tarp vamzdelių ir plokštelių (6 pav.). Esant didelei variklio apkrovai ir aukštai aplinkos temperatūrai, variklis dėl minėtų priežasčių gali perkaisti ir sugesti.


6 pav. Mechaniniu būdu surinkto veikiančio radiatoriaus terminės analizės nuotrauka.

6 pav. matyti, kad terminės analizės prietaiso ekrane vamzdeliai yra raudonos spalvos. Tai reiškia, kad labai mažai šilumos perduodama į plokšteles, kurios yra žalios / geltonos spalvos. Šiomis spalvomis pažymėtų plokštelių temperatūra yra žemesnė už raudona spalva vaizduojamų apskritųjų radiatoriaus vamzdelių temperatūrą.

Palyginkite su lituotinio radiatoriaus terminės analizės nuotrauka (7 pav.).

7 pav. Lituotinio radiatoriaus terminės analizės nuotrauka.

Matyti, kad plokščiųjų vamzdelių ir prilituotų plokštelių temperatūra yra vienodesnė. Tai reiškia, kad šiluma išsklaidoma efektyviau.

Abiem atvejais aušinimo skysčio temperatūra buvo panaši (8 pav.).


8 pav. Abiejų bandytų automobilių aušinimo skysčio temperatūros rodmenys.

NRF, atlikusi aušinimo veiksmingumo bandymus (10 pav.) vėjo tunelyje (9 pav.), nustatė, kad mechaninėmis priemonėmis surinkto radiatoriaus šilumos laidumas, palyginti su lituotiniu radiatoriumi, gali būti net 50 proc. mažesnis (11 pav.).

9 pav. NRF vėjo tunelis.

10 pav. NRF aušinimo veiksmingumo bandymai.

11 pav. Lituotinio (kairėje) ir mechaninėmis priemonėmis surinkto (dešinėje) radiatorių palyginimas.

Palyginus mechaninėmis priemonėmis surenkamo radiatoriaus vamzdelius (12 pav.) su plokščiaisiais ovaliojo skerspjūvio vamzdeliais (13 pav.), matyti, kad pirmieji turi apskritiminio skerspjūvio ploto „trūkumą“.


12 pav. Mechaninėmis priemonėmis surenkamo radiatoriaus apskritieji vamzdeliai.

Per apskritąjį vamzdelį (12 pav.) tekantis aušinimo skystis daugiausia šilumos atiduoda prie vamzdelio sienelių, o skerspjūvio ploto viduryje – mažiau. Todėl šiai sistemai būdingos mažesnės šilumos šalinimo galimybės.

Sumažinus plokščiojo vamzdelio skersmenį (13 pav.), padidėja aušinimo skysčio sąlyčio su radiatoriaus vamzdeliu plotas. Todėl per didesnį paviršiaus plotą pašalinama daugiau šilumos.

13 pav. Plokštieji lituotinio radiatoriaus vamzdeliai.

Šilumos srauto skirtumus minėtų konstrukcijų radiatoriuose galima paaiškinti lyginant tokio paties kiekio karšto vandens aušinimą stiklinėje ir plokščioje lėkštėje. Nekyla abejonių, kad vanduo lėkštėje atvės sparčiau, nes šiluma į atmosferą išsiskiria per didesnį paviršiaus plotą. Toks pats principas galioja ir radiatoriuose.

Jei, konstruojant automobilio variklį, jo aušinimo sistemai buvo parinktas mechaninėmis priemonėmis surenkamas radiatorius, lygiai tokį reikia naudoti ir remontuojant pažeistą sistemą. Tačiau, jei gamintojas automobilyje įrengė lituotinį radiatorių, labai tikėtina, kad gali susidaryti tokių ekstremalių šiluminių variklio veikimo sąlygų, kuriomis mechaninėmis priemonėmis surenkamas radiatorius nebus pajėgus pašalinti šilumos perteklių!

Esame tvirtai įsitikinę, kad automobilių gamintojai nuodugniai ištiria galimus sprendimus ir brangesnių variantų be reikalo nesirenka. Todėl, jei naujame automobilyje buvo sumontuotas lituotinis radiatorius, griežtai rekomenduojama jį keisti tik tokiu pačiu. Jis galbūt kainuos daugiau už mechaninėmis priemonėmis surenkamą radiatorių, tačiau jį pasirinkę jausitės saugesni ir ramesni, kai reikės išvykti atostogų į karšto klimato šalį.

PASTABA. Jei automobilis modernizuojamas pritaikant jį priekabai vilkti ir (arba) padidinama variklio galia, taip pat rekomenduojame apsvarstyti galimybę radiatorių pakeisti į kur kas efektyvesnį lituotinį!