Chất lỏng tản nhiệt có đi giữa các vây không? Những điều bạn cần biết

Câu trả lời ngắn gọn: Không, chất lỏng tản nhiệt không chảy giữa các cánh tản nhiệt

Chất lỏng tản nhiệt (chất làm mát) chảy qua các ống kín bên trong bộ tản nhiệt — không phải giữa các cánh tản nhiệt. Các vây là những dải kim loại mỏng được gắn vào bên ngoài các ống đó. Mục đích duy nhất của chúng là tăng diện tích bề mặt để không khí đi qua bộ tản nhiệt có thể hấp thụ nhiệt hiệu quả hơn. Chất lỏng và vây không bao giờ tiếp xúc trực tiếp trong điều kiện hoạt động bình thường.

Đây là một trong những điểm gây nhầm lẫn phổ biến nhất cho những người lần đầu kiểm tra bộ tản nhiệt. Các cánh tản nhiệt trông giống như các kênh mà thứ gì đó có thể chảy qua - nhưng chúng mở thông với không khí chứ không thông với mạch làm mát.

Bộ tản nhiệt thực sự hoạt động như thế nào

Bộ tản nhiệt là một bộ trao đổi nhiệt. Chất làm mát nóng từ động cơ đi vào bể chứa đầu vào, đi qua một loạt các ống hẹp chạy ngang qua lõi và thoát ra khỏi bể đầu ra sau khi mất nhiệt. Toàn bộ quá trình phụ thuộc vào hai đường dẫn chất lỏng riêng biệt không bao giờ trộn lẫn:

• Đường làm mát: Bên trong ống kim loại hoặc nhựa kín.
• Đường dẫn khí: Thông qua các khoảng trống giữa các vây, được điều khiển bởi chuyển động của xe hoặc quạt làm mát.

Nhiệt truyền từ chất làm mát vào thành ống, sau đó đến các cánh tản nhiệt được liên kết với thành ống đó và cuối cùng truyền vào không khí đi qua. Hiệu ứng xếp tầng này - dẫn truyền rồi đối lưu - là lý do tại sao các cánh tản nhiệt cải thiện đáng kể hiệu quả làm mát. Một lõi tản nhiệt ô tô điển hình có thể có 10 đến 20 vây mỗi inch , mang lại cho nó diện tích bề mặt lớn gấp nhiều lần so với chỉ riêng một ống nhẵn sẽ mang lại.

Vai trò chi tiết của vây

Các cánh tản nhiệt hầu như luôn được làm từ nhôm trong các bộ tản nhiệt hiện đại vì nhôm có độ dẫn nhiệt cao (~205 W/m·K) và rất nhẹ. Chúng được gấp nếp hoặc có mái che - không phẳng - để tạo ra sự nhiễu loạn trong luồng không khí, phá vỡ lớp ranh giới cách nhiệt của không khí tĩnh và tăng tốc độ truyền nhiệt. Thiết kế cánh tản nhiệt có thể cải thiện khả năng thải nhiệt từ 20–30% so với cánh tản nhiệt dạng sóng thông thường ở tốc độ dòng khí tương tự.

Nếu bạn nhìn trực diện vào bộ tản nhiệt, những gì bạn nhìn thấy gần như chỉ là các cánh tản nhiệt. Các ống được ẩn đằng sau chúng. Không khí di chuyển từ trước ra sau qua khoảng trống giữa các hàng vây; chất làm mát di chuyển từ bên này sang bên kia (hoặc từ trên xuống dưới trong một số thiết kế) bên trong các ống.

Đường dẫn chất làm mát và đường dẫn khí: So sánh song song

Điều gì xảy ra khi chất làm mát rò rỉ gần vây

Mặc dù chất làm mát không được phép chạm vào các cánh tản nhiệt nhưng vẫn có thể xảy ra rò rỉ. Khi ống bị lỗ kim hoặc khớp bị hỏng, chất làm mát có thể thấm ra ngoài và bao phủ các bề mặt vây. Đây thực sự là một dấu hiệu chẩn đoán hữu ích:

• Có cặn màu trắng hoặc hơi xanh trên vây cho thấy sự rò rỉ chất làm mát chậm đã khô và khoáng hóa.
• Vây ướt, nhiều dầu ở gần bể trên hoặc bể dưới thường chỉ ra chỗ bịt kín giữa thùng nhựa và lõi nhôm bị hỏng.
• Mùi thơm ngọt ngào từ khoang động cơ khi tắt máy sưởi thường bắt nguồn từ việc chất làm mát bay hơi khỏi các cánh tản nhiệt nóng.

Chất làm mát còn sót lại trên các cánh tản nhiệt cũng làm giảm hiệu suất làm mát. Các cặn khoáng khô đóng vai trò cách nhiệt, làm giảm độ dẫn điện của bề mặt vây. Ngay cả một lớp vảy mỏng 0,1 mm cũng có thể làm giảm hiệu suất truyền nhiệt tới 10% trong một số phép đo trong phòng thí nghiệm của bộ trao đổi nhiệt.

Cách làm sạch vây an toàn

Vây cực kỳ mỏng manh - một ngón tay ấn mạnh có thể uốn cong chúng. Chỉ sử dụng các phương pháp sau:

1. Sử dụng vòi tưới vườn áp suất thấp, không phải máy rửa áp lực, để xả các mảnh vụn từ phía không khí của vây.
2. Dùng chất tẩy rửa cuộn dây chuyên dụng hoặc giấm trắng pha loãng để hòa tan cặn khoáng; để yên trong 5–10 phút trước khi rửa sạch.
3. Làm thẳng các vây bị cong một cách cẩn thận bằng lược vây phù hợp với bước vây của bộ tản nhiệt (được đo bằng vây trên mỗi inch).
4. Không bao giờ phun trực tiếp vào vây theo một góc - luôn vuông góc với mặt vây để tránh bị cong.

Tại sao mọi người nhầm lẫn vây với kênh làm mát

Sự nhầm lẫn là điều dễ hiểu. Nhìn từ bên ngoài, bộ tản nhiệt trông giống như một mạng lưới dày đặc gồm những lối đi hẹp — và các cánh tản nhiệt là phần dễ thấy nhất của lưới đó. Điều tự nhiên là cho rằng chất lỏng sử dụng những đoạn có thể nhìn thấy được đó. Ngoài ra, một số bộ trao đổi nhiệt công nghiệp cũ hoặc rất lớn thực hiện truyền chất lỏng qua các cánh tản nhiệt theo kiểu sắp xếp vỏ và ống, điều này củng cố trực quan này.

Tuy nhiên, trong bộ tản nhiệt ô tô, các ống thường chỉ rộng 1–2 mm và ngồi phẳng phía sau hoặc giữa các hàng vây - chúng gần như vô hình nếu không tháo rời. Mặt cắt ngang của lõi tản nhiệt điển hình trông như thế này:

• Ống nhôm phẳng (chất làm mát bên trong) → hàn thành gói vây → ống phẳng tiếp theo → gói vây tiếp theo, lặp lại hàng chục lần trên chiều rộng lõi.

Các cánh tản nhiệt lấp đầy khoảng trống giữa các ống nhưng không bao giờ bị bịt kín – không khí lưu chuyển tự do qua chúng. Các ống được bao bọc hoàn toàn và được kiểm tra áp suất để giữ chất làm mát ở áp suất vận hành điển hình là 13–18 psi (0,9–1,2 thanh) mà không bị rò rỉ.

Dấu hiệu phần vây bị chặn hoặc bị hư hỏng

Mặc dù chất làm mát không đi qua các cánh tản nhiệt nhưng các cánh tản nhiệt bị chặn vẫn gây ra hiện tượng quá nhiệt do luồng khí giảm. Các nguyên nhân phổ biến bao gồm:

• Sự tích tụ côn trùng và mảnh vụn: Côn trùng, lá cây và bụi bẩn trên đường tập hợp thành các hàng vây, đặc biệt là ở các góc dưới. Ngay cả khi diện tích vây bị tắc nghẽn 25% cũng có thể làm tăng đáng kể nhiệt độ vận hành khi chịu tải.
• Vây cong do va chạm với đá: Một phần vây bị dập nát hoàn toàn hầu như không có luồng không khí. Nếu nhiều hơn khoảng 20% diện tích lõi mặt có các vây bị cong hoặc xẹp thì khả năng làm mát bị ảnh hưởng đáng kể.
• Chất làm mát khô do rò rỉ trước đây: Hoạt động như một rào cản cách điện và bẫy các hạt, tạo nên sự tắc nghẽn.

Nếu động cơ luôn chạy ấm hơn bình thường mặc dù mức nước làm mát đầy và bộ điều chỉnh nhiệt vẫn hoạt động thì việc kiểm tra tình trạng cánh tản nhiệt là bước hợp lý đầu tiên trước khi chuyển sang các chẩn đoán đắt tiền hơn như kiểm tra miếng đệm đầu.

Những bài học thiết thực để bảo trì

Hiểu được sự tách biệt giữa đường dẫn chất làm mát và đường dẫn khí qua các cánh tản nhiệt có giá trị thực tế trực tiếp:

• Đổ đầy chất làm mát vào bình chứa sẽ khắc phục được các vấn đề về mức chất lỏng thấp; làm sạch vây khắc phục các vấn đề về luồng không khí. Đây là những vấn đề riêng biệt đòi hỏi các giải pháp riêng biệt.
• Bộ tản nhiệt sẽ thay thế chất lỏng bên trong các ống; nó không ảnh hưởng đến tình trạng vây.
• Nếu bạn thấy cặn chất làm mát ở bên ngoài vây, thì bạn đã bị rò rỉ ống hoặc bể — không phải vấn đề về vây — và nó cần được sửa chữa trước khi gây ra hư hỏng ăn mòn lớn hơn cho lõi nhôm.
• Kiểm tra tình trạng vây ít nhất mỗi năm một lần, đặc biệt là sau khi lái xe trên đường cao tốc có côn trùng hoặc sau khi sử dụng địa hình trong điều kiện bụi bặm.

Các vây hoàn toàn nằm ở phía không khí của quá trình trao đổi nhiệt. Giữ chúng sạch sẽ và không bị hư hại cũng quan trọng để ngăn ngừa quá nhiệt cũng như giữ chất làm mát ở mức và nồng độ phù hợp.