✅ что такое теплообменник в автомобиле

Устройство и принцип действия масляных теплообменников КАМАЗ

На двигателях КАМАЗ в настоящее время находят применение только ЖМТ кожухотрубного (трубчатого) типа различных модификаций. Конструктивно данный агрегат довольно прост, он состоит из следующих деталей:

Корпус (кожух);
Сердцевина с дефлектором;
Подводящий коллектор;
Отводящий коллектор.

Основу конструкции составляет алюминиевый цилиндрический корпус (кожух), на стенке которого выполнены каналы и привалочные поверхности для присоединения к блоку масляных фильтров (установка выполняется через прокладки). Торцы кожуха закрываются специальными крышками с патрубками — подводящим и отводящим коллекторами, первый обеспечивает подачу охлаждающей жидкости из водяной рубашки блока цилиндров внутрь корпуса, а второй отводит жидкость обратно в систему охлаждения двигателя. На корпусе выполнены сверления и каналы под установку перепускных клапанов, обеспечивающих перепуск масла в обход теплообменника при засорении его сердечника.

Внутрь корпуса устанавливается сердцевина — сборка тонкостенных медных или латунных трубок, помещенных в пакет поперечных металлических пластин. На сердцевине расположено пять пластин с выступающей частью, которые делят всю деталь на четыре секции, что обеспечивает изменение направления потока масла. С одной стороны сердцевины располагается фланец, который при монтаже упирается в торец корпуса, с противоположной стороны фланец имеет такой диаметр, чтобы плотно входить внутрь кожуха, на нем же располагается несколько уплотнительных колец. Такая конструкция обеспечивает разделение потока охлаждающей жидкости и масла, препятствуя их смешиванию. А для правильного направления потока масла с одной стороны сердцевины располагается дефлектор — незамкнутое металлическое кольцо с щелью.

В собранном ЖМТ образуется теплообменник с двумя изолированными потоками: по трубкам сердечника протекает ОЖ, а по пространству между трубками и стенками кожуха протекает масло. Благодаря разделению сердечника на четыре секции путь потока масла увеличивается, чем достигается более эффективная отдача тепла охлаждающей жидкости.

ЖМТ монтируется на двигатель в сборе с блоком масляных фильтров (здесь же размещается термосиловой клапан, регулирующий поток масла через теплообменник), его подводящий и отводящий коллекторы соединяются с соответствующими патрубками на блоке цилиндров. В большинстве конструкций подводящий коллектор соединяется с блоком посредством короткой трубы, а отводящий коллектор — с помощью привалочной поверхности.

Работает ЖМТ следующим образом. При температуре двигателя ниже 95 градусов термосиловой клапан закрыт, поэтому весь поток масла от масляного насоса проходит через фильтры и сразу поступает в систему смазки двигателя. При повышении температуры выше 95 градусов клапан открывается, и часть масла от фильтров направляется на ЖМТ — здесь оно проходит внутри кожуха вокруг сердцевины, отдает излишнее тепло проходящей по трубам ОЖ, и только затем поступает в систему смазки двигателя. При росте температуры свыше 100 градусов термоклапан направляет в ЖМТ уже весь поток масла от фильтров. Если по каким-либо причинам температура двигателя превысила 115 градусов, охлаждение масла в ЖМТ становится неэффективным и может наступить перегрев — о наступлении аварийной ситуации предупреждает соответствующий индикатор на приборной панели.

Использование теплообменников в разных системах

Зачем нужен теплообменник? Область эксплуатации данных устройств можно разделить на несколько категорий: промышленность, коммунальное хозяйство и бытовые нужды. В каждом случае установка будет отличаться материалом исполнения, габаритами и мощностью, а также циркулирующими рабочими средами.

В системе отопления

Теплообменное оборудование в системе отопления позволяет значительно снизить расход ресурсов и добиться высокой степени контроля и регулировки процесса.

Система отопления может быть:

зависимой – система без теплообменника, когда тепло поступает от центрального теплового пункта регулярно в определенном количестве;
независимой – система с теплообменником, который позволяет регулировать количество поступающей энергии в соответствии с потребностями конечного потребителя.

Зачем нужен теплообменник в системе отопления? Он разделяет единую конструкцию на две части: одна из них относится к поставщику, а другая – к потребителю тепла. Аппарат служит промежуточной станцией, через которую проходит горячая вода с различными примесями: антифриз, масло и иные компоненты.

Теплообменник в ИТП

Использование пластинчатого оборудования для автоматизации индивидуального теплового пункта позволяет снизить потери энергии до 40% за счет высокой эффективности установки.

Независимая система отопления состоит из главного пункта, который распределяет тепло между разными объектами, и дополнительных теплообменников, установленных в индивидуальном тепловом пункте, откуда тепло поступает к конечному потребителю.
Наличие теплообменной конструкции в данной схеме – возможность для владельца квартиры регулировать температурный режим в помещении. Он не будет потреблять излишки тепла, что приводит к значительной экономии ресурсов.

В системе горячего водоснабжения

Усиление мощности кожухотрубного теплообменника возможно лишь за счет большей ширины и длины змеевика, что сказывается отрицательно на размерах корпуса. Громоздкая конструкция занимает много места и неудобна в монтаже. Пластинчатый теплообменник, габариты которого в 3 раза меньше, позволяет получить аналогичную производительность.

В котельной

Обыденная практика – использование в котельных двух видов теплообменников. Это средство защиты от гидроударов, химических и механических примесей, перепада высот. Независимые контуры позволяют осуществлять автономный контроль и регулировку каждой конструкции. В таком случае продолжительность эксплуатации котлов значительно увеличивается, накипь на стенках прибора не скапливается.

Как масло может потерять свои свойства?

Простой пример – имеем грузовой автомобиль. Обороты, как правило, у них небольшие (не оборотистые движки), а вот грузы которые они на себе таскают, могут быть внушительными.

В итоге, помпа вроде бы и качает (антифриз или ТОСОЛ), но достаточно охладить не может.

От этого идет излишний разогрев всего двигателя, а в частности масла. Кстати смазка может разогреваться еще и от того, что масляные форсунки убирают излишнюю температуру от поршней.

То же самое происходит, если его нагревать над газовой конфоркой (не верите — попробуйте).

Именно из-за этого и нужно масляный радиатор — чтобы убрать лишнюю температуру от смазки.

Основные причины проникновения смазки в охлаждаемую систему дизельного силового агрегата

Усиленное внимание нужно уделять дизельным агрегатам, так как они в большей степени загрязняются и в ходе охлаждения происходят серьезные тепловые перепады. Эти перепады могут негативно влиять на целостность и герметичность прокладок, спровоцировав тем самым попадание смазки в корпус радиатора или наоборот

При возникновении такой ситуации можно решить ее самостоятельно, а можно обратиться к высококвалифицированным специалистам в этой отрасли.

Как определить смешался ли хладоген со смазочным материалом

Для ответа на этот вопрос необходимо обратиться к специалистам, у которых есть соответствующее оборудование. Если такой возможности нет, то можно собственноручно решить возникшую проблему.

Для этого необходимо в строгой последовательности выполнить такие действия:

обмакиваем чистую белую салфетку в охлаждающую жидкость, находящуюся в расширительном бачке;
так как при смешивании антифриза и смазки происходит образование сгустков их можно легко увидеть на поверхности белой салфетки.

Кроме этого появление в масле отдельных частиц сажи говорит о смешивании масла и антифриза. Не стоит забывать и о том, что сажа может полностью забить масляный фильтр и спровоцировать дальнейшую более серьезную поломку.

Экскурс по производителям

При выборе подходящего радиатора охлаждения масла стоит обращать внимание на фирму-изготовителя. Если вы разбираетесь в радиаторов двигателя, то здесь все просто: ищите в их ассортименте радиаторы маслоохладителей – практически все крупные производители радиаторов выпускают и их

К несчастью, их продукция стоит немалых денег, но зато цена соответствует качеству. Внимания достойны радиаторы таких фирм:

Nissens (Дания);
NRF (Нидерланды);
Hella (Германия):
AVA (Нидерланды).

Не столь качественные, но зато намного более дешевые аналоги предлагают ]DP Group (Турция), Polcar (Польша), 3RG (Испания), Vika (Тайвань), Dello (Германия), Thermotec (Польша). По факту, это упаковщики, реализующие продукция турецких, китайских и тайваньских заводов. В азиатских автозапчастях нет ничего страшного, другое дело – наиболее дешевые автозапчасти из этих стран. Как правило, они имеют высокий процент брака и несоответствие оригинальной геометрии. При их производстве нередко используют некачественное сырье. В случае радиаторов это критично, так что Avto.pro советует покупать намного более качественные изделия от фирм из списка выше.

Буржуйка с теплообменником. Видео

Про особенности изготовления буржуйки из газовых баллонов с теплообменником можно узнать из видео ниже.

Несмотря на широту сфер применения теплообменников, наиболее популярным является их использование в качестве дополнительной системы отопления. Оптимальные технические характеристики обеспечивают качественный прогрев помещений любой площади. Установка полов с теплообменниками не занимает много времени, они просты в эксплуатации и долговечны. Необходимо своевременно проводить профилактические осмотры системы, чтобы своевременно устранять возможные проблемы.

Как производится замена прокладок масляного стакана и охладителя Пассат Б6

Необходимо подготовить:

ключи на 10 (рожковый и головку с трещоткой);
шестигранники на 5 и 6 мм;
головку torx T30;
шлицевую отвертку;
пассатижи;
чистую емкость для антифриза;
ветошь.

Процесс начинается со снятия коллектора.

Демонтаж коллектора

Чтобы добраться до колец масляного стакана, следует демонтировать впускной коллектор. Начинать работу следует со снятия клемм АКБ. С нижней части авто необходимо отсоединить 2 фишки проводов (см. фото) и болты коллектора.

Демонтаж коллектора. Источник фото: https://etlib.ru/Templates/storage/report/1603/640x/28619

Далее отключается разъем в верхней части дроссельной заслонки и провод, что выходит на данную фишку. Используя шестигранные ключи, необходимо открутить крепления и сдвинуть в сторону корпус воздушного фильтра. Пассатижами стягивается хомут воздушного патрубка. Далее отсоединяется шланг и разъем вакуумного датчика.

Отсоединяется шланг от дроссельной заслонки и разъем, что подключается к коллектору (расположен над генератором). При помощи ключа «на 10» откручиваются гайки с левой и правой стороны коллектора. С правой части закреплен металлический патрубок – его отводим в сторону. Затем отсоединяются патрубки ВКГ (2шт) от крышки клапанов и шланг подогрева дроссельной заслонки. Шлицевой отверткой снимаются 4 хомута, что крепят патрубки коллектора. Последний можно аккуратно извлекать.

Снятие теплообменника

При помощи ключа T30 откручивается первое крепление патрубка охлаждения к ДВС. Второе расположено со стороны коробки (закреплено гайкой на 10 мм). Далее под двигатель устанавливается емкость для антифриза. Сняв еврохомут плоскогубцами, можно оттянуть шланг от маслоохладителя. Чтобы жидкость слилась полностью, откручивается пробка расширительного бачка.

Замена прокладки. Источник фото: https://www.drive2.ru/l/542634003270731137/

6-миллиметровым шестигранником откручиваются нижние, а затем верхние болты радиатора. Последний аккуратно поддевается шлицевой отверткой. При снятии может потечь немного масла и антифриза, поэтому стоит заранее подготовить емкость. Далее откручиваются болты маслостакана. Данный элемент поддевается отверткой и достается наружу.

При снятии стакана необходимо сразу закрыть канал в двигателе, чтобы масло не смешалось с антифризом. В противном случае придется выполнять замену масла во избежание образования эмульсии.

Замена прокладок

Чистой ветошью очищаем и обезжириваем посадочные места на ДВС. От масляного стакана снимаем резиновые прокладки (2 шт). Устанавливаем новые прокладки, закручиваем маслостакан. Те же операции производятся с прокладкой теплообменника. Последний устанавливается на место, подключаются все отсоединенные трубки и шланги.

Направляющая масляного щупа и дальнейшая сборка

Материал направляющей рассыхается со временем, пластик становится хрупким. Поэтому данный элемент часто повреждается при снятии коллектора. Части направляющей достаются наружу

На новую деталь переставляется верхняя резинка (важно установить ее надписью «ТОР» к верху)

Направляющая масляного щупа и дальнейшая сборка. Источник фото: https://www.drive2.ru/l/503763243571872571/

Направляющая монтируется на место. Устанавливается коллектор, все ранее отключенные разъемы, трубки и т.д. Масляный фильтр можно использовать прежний. На этом замена теплообменника Passat b6 завершена.

Перед запуском ДВС следует проверить и долить уровни масла и антифриза.

Демонтаж теплообменника КАМАЗ

Замена агрегата требуется в случаях повреждения корпуса, прогорания газов, появления течи и при сборе нагара в камере сгорания или в самой емкости теплообменника. Снятие устройства происходит по типовому алгоритму:

Мастер отключает АКБ, сливает охлаждающую жидкость и устраняет провод высокого напряжения. Снимаются все фиксирующие элементы, соединяющие топливопровод и теплообменник. Затем специалист устраняет выхлопную трубу, наливную и отводящую трубы, отсоединяет воздухопроводы. Финальным этапом становится открепление теплообменника от кронштейнов, на которые он закреплен.

Подобные работы следует проводить исключительно в сервисном центре во избежание дефектов используемого оборудования. Отсутствие должного опыта и компетенции в этой процедуре может повлиять на корректность последующего функционирования теплообменника и повышение нагрузки на двигатель. Доверьтесь мастерам специализированного СТО «Альфа-авто»

Устройство масляного радиатора

По своей сути, это все тот же радиатор с некоторыми доработками. Во-первых, он должен быть относительно небольшим, ведь система охлаждения двигателя и так занимает много места, а масляный радиатор может и вовсе находится прямо перед основным радиатором. Во-вторых, компоновка радиатора должна быть хорошо продумана – в нем не должно происходить перепадов давления. Условно масляные радиаторы делят на два типа:

С естественным охлаждением. Стенки радиатора обдуваются встречным воздухом по ходу движения автомобиля, что приводит к охлаждению циркулирующего внутри устройства масла;
С принудительным охлаждением. Радиатор обдувается не только встречным потоком воздуха, но и вентилятором.

И тот, и другой тип радиаторов имеют одинаковое конструктивное исполнение. Это ряд стальных или алюминиевых трубок овального сечения, причем на каждую из трубок, как правило, навита спираль – это позволяет увеличить площадь теплообмена. В отдельных моделях радиаторов между трубками могут располагаться охлаждающие пластины. Еще один элемент масляного радиатора: пара бачков (нижний и верхний). К бачкам приварены штуцеры, к котором и подсоединена трубки подвода и отвода масла. Разумеется, радиатор имеет специальные крепежи, которые позволяют осуществить его монтаж на автомобиль.

Как показывает практика, проходя по трубкам радиатора без специального вентилятора моторное масло охлаждается на 10°C. Принудительное охлаждение серьезно не увеличивает температуру охлаждения при движении автомобиля на большой скорости, а вот на малых скоростях оно оказывается крайне эффективным. Основными факторами, влияющими на эффективность радиатора, считают следующие:

Материал (фактор эффективности теплопередачи);
Геометрия трубок;
Разница температур между маслом и окружающим радиатор воздухом.

Также нельзя не рассказать о таком важном элементе хорошего радиатора, как добавочная турбина. Она улучшает циркуляцию смазочного материала внутри радиатора и предотвращает возникновение заторов

Как результат, в радиаторе исправно циркулирует масло практически любой вязкости. Случаи, когда масло оказывается слишком вязким и его движение по трубкам радиатора затруднено, стоит скорее отнести к проблемам двигателя – даже маслоохладитель без турбины может «прогнать» масло по контуру охлаждения.

Водомасляный теплообменник

Фильтр масляный с теплообменником установлен на масляном фильтре, кожух отрубного типа, сборный. Внутри трубок проходит охлаждающая жидкость из системы охлаждения двигателя, снаружи — масло. Со стороны масла трубки имеют оребрение в виде охлаждающих пластин. Поток масла в теплообменнике четыре раза пересекает трубки с водой, чем достигается высокая эффективность охлаждения масла. На двигатели 740.11-240 и 740.14-300 устанавливаются разные теплообменники, которые отличаются длиной. МАСЛЯНЫЙ КАРТЕР штампованный, крепится к блоку цилиндров через резин пробковую прокладку. Момент затяжки болтов крепления картера 14-17,8 Н.м (1,4-1,8 кгс. м).

Назначение теплообменника масляного и его отличие от радиатора

При нагреве двигателя нагреву подвергается и масло, циркулирующее в системе смазки, и чем мощнее двигатель, тем в более сложных тепловых условиях работает масло. Перегрев моторного масла чреват серьезными проблемами — изменяется вязкость масла, повышается интенсивность его выгорания и разложения, и в целом ухудшаются его рабочие характеристики. Перегретое масло обеспечивает недостаточно качественную смазку трущихся деталей, а также усложняет охлаждение двигателя, а это уже может вылиться в разнообразные поломки силового агрегата вплоть до заклинивания.

Поэтому на многих двигателях внутреннего сгорания в систему смазки вводится дополнительный элемент, обеспечивающий охлаждение масла. На бензиновых моторах чаще применяется традиционный масляный радиатор, а на дизелях, которые в целом нагреваются меньше своих бензиновых собратьев, используются жидкостно-масляные теплообменники (ЖМТ или водомасляные теплообменники).

В чем отличие между радиатором и ЖМТ? Главное — используемый способ охлаждения масла. Отвод тепла от радиатора осуществляется просто набегающим потоком воздуха, а в теплообменнике тепло от масла отводится потоком охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения силового агрегата. ЖМТ имеет как преимущества перед традиционным радиатором, так и недостатки.

Из преимуществ стоит отметить два. Во-первых, температура масла в ЖМТ не опускается ниже температуры охлаждающей жидкости, а это значит, что в деталях двигателя, соприкасающихся одновременно с маслом и ОЖ, возникает меньше напряжений, и в целом мотор работает в лучшем температурном режиме. Во-вторых, теплообменник можно устанавливать в любом удобном месте на двигателе, при этом можно отказаться от длинных трубопроводов и множества соединений. Для работы радиатора, как известно, необходим поток воздуха, что вызывает сложности с его установкой и требует применения дополнительных деталей.

Из недостатков водомасляного теплообменника можно отметить его более сложную конструкцию, необходимость технического обслуживания и ремонта. Кроме того, ЖМТ — это довольно сложный агрегат, в котором необходимо обеспечить герметичность, что иногда становится причиной проблем (в частности, из-за старения прокладок и разбалтывания креплений). Радиатор в этом плане более надежен и прост. Однако в большинстве случаев на дизельных двигателях эффективнее работают именно теплообменники.

В настоящее время водомасляные теплообменники широко применяются на отечественных двигателях КАМАЗ и ЯМЗ, также ЖМТ нашли применение во многих современных грузовиках зарубежного производства и даже в компактных моторах легковых автомобилей.

Назначение

Теплообменник — устройство для передачи тепла от одной среды другой. Передача холода невозможна. Даже в холодильнике теплообменник забирает лишнее тепло, а не передает холод. Самое холодное вещество теплее абсолютного нуля. Передача осуществляется через изолирующий материал. Правила:

Изолирующий материал должен быть теплопроводником.
Не должен пропускать одну среду в другую, иначе произойдет смешивание.

Чтобы повысить эффективность первого условия, увеличивают площадь поверхности. Например, припаяв перпендикулярно к трубкам пластины. Стараются сделать стенки изолирующего материала тоньше. Ограничивает давление среды. Материал теплообменника сказывается на теплоотдаче.

Типы, устройство и работа масляных теплообменников

На современных двигателях находят применение два типа масляных теплообменников:

Кожухотрубные (или просто трубчатые);
Пластинчатые.

Кожухотрубные ЖМТ устанавливаются преимущественно на двигателях КАМАЗ, пластинчатые используются на агрегатах ЯМЗ и других. Эти теплообменники имеют серьезные отличия в конструкции и некоторые особенности работы.

Кожухотрубный ЖМТ. Его основу составляет литой алюминиевый цилиндрический корпус, внутри которого устанавливается сердцевина. Сердцевина состоит из ряда параллельных тонкостенных трубок, заключенных в кожух. Кожух разделен на несколько секций (в КАМАЗ таких секций четыре) поперечными пластинами. Корпус теплообменника с одной стороны закрыт подводящим коллектором, с другой стороны — отводящим коллектором (они устанавливаются через прокладки). Непосредственно в корпусе выполнены фланцы для монтажа сборки из масляных фильтров и термосилового клапана (который помещен в корпус с каналами).

Водомасляный теплообменник монтируется непосредственно на блок двигателя, его коллекторы соединяются с системой охлаждения двигателя. Таким образом, теплообменник становится частью системы охлаждения двигателя, и через него пропускается определенное количество охлаждающей жидкости. Жидкость проходит через сердцевину теплообменника, причем из-за наличия поперечных пластин в кожухе путь охлаждающей жидкости увеличивается (она четыре раза пересекает систему трубок) и эффективность отвода тепла повышается.

Работает такой теплообменник просто. Масло из картера двигателя с помощью насоса нагнетается в фильтры, а из них — в каналы двигателя. При повышении температуры масла до 95-97°C срабатывает термоклапан, и часть потока масла направляется в теплообменник — здесь масло проходит по системе труб, омываемых потоком охлаждающей жидкости, охлаждается до необходимой температуры и поступает в двигатель. При повышении температуры до 110-112°C через ЖМТ проходит уже весь поток масла, поступающий на фильтры. При температуре 115°C наступает перегрев масла, с которым ЖМТ уже не справляется, в этом случае загорается индикаторная лампа, сообщающая о необходимости остановить автомобиль и охладить мотор.

Пластинчатый теплообменник. Его основу тоже составляет корпус, внутри которого находится пакет гофрированных металлических пластин (или теплопередающих элементов). Пластины установлены таким образом, что их гофры образуют два встречных и много раз пересекающихся потока: один — поток охлаждающей жидкости, второй — поток горячего масла. Тепло от масла через пластины передается охлаждающей жидкости, за счет чего и обеспечивается поддержание температуры масла на необходимом уровне.

Пластинчатый ЖМТ монтируется на блок двигателя, при этом теплообменник отделен от масляных фильтров и оснащается только перепускным клапаном. Такое решение упрощает конструкцию, обслуживание и ремонт теплообменника (так как для ремонта или демонтажа данного узла не нужно снимать другие детали).

История появления и внедрения

Изобрели кожухотрубные (или кожухотрубчатые) теплообменники в начале прошлого века, дабы активно использовать при работе ТЭС, где большое количество нагретой воды перегонялось при повышенном давлении. В дальнейшем изобретение стали использовать при создании испарителей и нагревающих конструкций. С годами устройство кожухотрубного теплообменника совершенствовалось, конструкция стала менее громоздкой, ее теперь разрабатывают так, чтобы было доступно чистить отдельные элементы. Чаще стали применять подобные системы в нефтеперегонной промышленности и производстве бытовой химии, поскольку продукты этих отраслей несут в себе массу примесей. Их осадок как раз и требует периодической чистки внутренних стенок теплообменника.

Как снять и разобрать

Для проведения планового технического обслуживания или устранения дефекта ЖМТ необходимо демонтировать. Снять теплообменник на КамАЗе своими руками трудно, но возможно. Для этого необходимо демонтировать узлы, мешающие свободному доступу к устройству. Затем отсоединяются водяные патрубки и только после этого масляные. Все отверстия на двигателе закрывают чистой ветошью, чтобы в полости не попала грязь.

Разборка теплообменника предполагает демонтаж сердцевины для последующей чистки или устранения возникших дефектов. После демонтажа обязательно снимите, а если не получится, соскоблите с фланцев старые паронитовые прокладки. Необходимо помнить, что в трубках может остаться тосол, а в корпусе остатки масла. Снятый теплообменник осматривается на предмет наличия трещин, загрязненности поверхности охлаждения.