汽车散热器的毕业设计论文

汽车散热器的毕业设计论文

学校: 河北旅游职业学院系别：机械电子系

专业：机械制造与自动化班级：机制09（2）

姓名：代明明

目录

1、前言、

2、散热器的结构及对材料的要求、

3、铝散热器片材料的特点、

4、散热器的结构和种类样图、

5、用铝散热器取代铜散热器能够满足整车及发动机的性能要

求、

6、铝散热器使用寿命高于铜散热器、

7、铝散热器必须使用厂家规定的防冻防锈液、

8、铝散热器必须在生产厂家进行专业维修、

9、层叠式汽车散热器、

10、散热器的计算和选用原则散热

11、使用与保养、

12、汽车散热器的发展趋势、

13、结语、

1.前言

散热器是汽车水冷发动机冷却系统中不可缺少的重要部件，其作用是将发动机的水套内冷却液所携带的多余热量经过二次热交换，在外界强制气流的作用下从高温零件所吸收的热量散发到空气中的热交换装置。因此，冷却系统中散热器性能的好坏直接影响汽车发动机的散热效果及其动力性、经济性和可靠性,乃至正常工作和安全行驶的问题。

随着汽车发动机转速和功率的不断提高，热负荷也愈来愈大，对冷却系统的要求也越来越高，人们对包括散热器在内的冷却系统的研究愈加重视，新技术、新材料不断涌现。汽车铝散热器产品的优势体现在轻量化、可靠性高、价格低以及生产环保，整车厂采用铝水箱替代原有铜水箱是汽车散热器技术发展的必然趋势。目前，汽车散热器正朝着轻型、高效、经济的方向发展，国内乘用车产品90%以上采用的是铝散热器，在商用车上的使用近年也陆续采用并有扩大的趋势。

2. 散热器的结构及对材料的要求

汽车水冷发动机散热器由冷却用的散热器芯部、进水室和出水室三部分组成。冷却液在散热器芯内流动，空气从散热器芯外高速流过，冷却液和空气通过散热器芯部进行热量交换。

目前，汽车散热器的结构形式可分为直流型和横流型两大类。

散热器芯部应具有足够的通流面积，让冷却液通过，同时也应具备足够的空气通流面积，让足量的空气通过以带走冷却液传给散热器的热量。还必须具有足够的散热面积，来完成冷却液、空气和散热片之间的热量交换。

散热器芯部的结构形式主要有管片式和管带式两大类。管片式散热器芯部是由许多细的冷却管和散热片构成，冷却管大多采用扁圆形截面，以减小空气阻力，增加传热面积。

管带式散热器是由波纹状散热带和冷却管相间排列经焊接而成。与管片式散热器相比，管带式散热器在同样的条件下，散热面积可以增加12%左右，另外散热带上开有扰动气流的类似百叶窗的孔，以破坏流动空气在散热带表面上的附着层，提高散热能力。开百叶窗波状带的散热器传热效率同普通平片散热片相比可提高160%。

传热系数是评价散热器散热性能的重要参数。影响因素众多，其中散热器材料的导热性能和焊接质量对其影响很大。散热器的工作条件恶劣,一般位于汽车前端迎风处,不仅要经受风吹雨淋和汽车排出的废气以及砂土、泥浆的污染,而且还要承受反复的热循环和周期性的振动。另外,散热器内长期流动着冷却液,对散热器有锈蚀及腐蚀作用。因此,为保证散热器可靠地发挥散热作用,对散热器材料性能有如下要求:具有良好的导热性能、具有一定的强度和较强的耐腐蚀性、良好的加工性能及钎焊性能、良好的经济

性。

3. 铝散热器片材料的特点

散热片选用导热系数较高的材料对提高热传导效率很有帮助，在金属的导热性方面，银的导热系数最高，其次是铜，银的价格昂贵，不适宜做散热材料，目前比较常用是铜、铝及铝合金。铝的导热系数低，但通过增加鳍片增大散热面积，也能起到较好的散热效果。

散热片的主要材料和成型技术可分为：全铝散热器是传统散热器，具有生产工艺简单、易于加工、材料成本低廉，价格便宜等优点。缺点是，整体散热效果欠佳。

铝是汽车工业使用较多的金属材料，也是汽车轻量化的首选材料。虽然铝的热传导率较铜低，仅为铜的60%，但由于铜散热器存在热传导率更低的锡保护层，使得铝散热器的热效率反而要高于铜散热器。另外，铝还有良好的铸造加工性能。

虽然铝散热器具有质量轻、原料成本低、散热性能好等优点，但其焊接工艺性差、生产设备投入大是长期难以解决的问题，限制了铝散热器的广泛应用。直到20世纪80年代中期，美国采用钎焊工艺制造铝散热器取得成功后，才使铝散热器的规模化生产和应用成为可能。

4. 散热器的结构和种类样图

图一：

图二：图三：

5. 用铝散热器取代铜散热器能够满足整车及发动机的性能

要求

从铜、铝散热器结构上来说，其产品功能没有什么不同，也不影响产品之间的互换。铜、铝散热器都是曾遍采用管带式结构，散热带采用波浪带式结构，铜散热器散热管采用咬口式，铝散热器采用高频焊管和比较先进的B型管，只是由于原材料制造工艺和装备以及铜铝材料的性能不同，其材料和规格的选择不同。

从材料选用上看，铝散热器要比铜散热器选材厚一些，抗内部压力变形能力会比铜散热器强一些。从物理传热特性方面看，铜的导热

比铝材要优越，但是，焊接铜散热器所用的锡铅焊料导热系数比铝材焊料导热系数要小得多。因此，从产品的整体散热效果来说，匹配同一车型，同样正面面积，采用铝散热器的散热效率要高于铜散热器。一般情况下设计铜散热器时，经常采用芯子加厚的方案来满足整车的散热性能，同时也带来散热器的风阻增大等一系列问题。

铜散热器的常用材料：

6. 铝散热器使用寿命高于铜散热器

由于铜、铝散热器采用的焊接设备和工艺方法上的不同，其产品的结构强度差别较大。铝散热器焊接为硬钎焊，焊接温度为577～612℃，而铜散热器采用的是软钎焊，焊接温度低于450℃。铝散热器焊接接头的剪切强度为50～58MPa，抗拉强度为86～96MPa，而铜散热器锡焊抗扭强度为34～37MPa;所以铝散热器的结构强度要高于铜散热器很多。考虑到铝散热器的不易维修性，生产厂家在材料选型时必须考虑到产品的可靠性和使用寿命，因此，铝散热器的可靠性要