补充知识4—冷却系统
冷却系的工作原理
冷却系的工作原理冷却系统是车辆引擎中不可或缺的一部分，它的主要作用是保持引擎的温度在一个合适的范围内，以确保引擎能够高效运转。
冷却系统通常由水泵、散热器、风扇、水箱、冷却液和管道等部件组成。
下面我们来详细了解一下冷却系统的工作原理。
首先，冷却系统的工作原理是基于热传导和自然对流的物理原理。
当引擎运转时，会产生大量的热量，如果没有冷却系统来散发这些热量，引擎很快就会过热而损坏。
因此，冷却系统的主要任务就是将引擎产生的热量带走，保持引擎的温度在一个安全范围内。
其次，冷却系统的工作原理是通过循环冷却液来实现的。
冷却液首先通过水泵被抽送到引擎周围，吸收引擎产生的热量，然后流入散热器。
在散热器中，冷却液与外界空气进行热交换，将热量散发出去，然后再被泵送回到引擎周围，循环往复。
同时，风扇的作用是在慢速行驶或怠速状态下增加空气流动，增强散热效果。
另外，冷却系统的工作原理还涉及到了冷却液的特性。
冷却液通常是一种抗腐蚀、抗冻和抗沸腾的混合液体，它能够在不同温度下保持稳定的物理性质，以确保引擎在各种工况下都能得到有效的冷却。
最后，冷却系统的工作原理也需要注意保持系统的密封性。
冷却系统中的管道、连接件和密封圈都需要保持完好，以防止冷却液泄漏，影响冷却效果。
同时，冷却系统的冷却液需要定期更换，以保持其良好的冷却性能。
总的来说，冷却系统的工作原理是通过循环冷却液、热交换和保持密封性来实现的。
只有当这些方面都得到有效的保障，冷却系统才能够正常工作，确保引擎的正常运转。
因此，对于车辆的冷却系统，我们需要定期检查和维护，以确保其能够始终保持良好的工作状态。
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在
度，防止过热
气中，降低冷
循
和气缸过冷
却液温度
带
添加 标题
节温器的作用：控制冷却液的流动路径，防止发动机过热
添加 标题
节温器的结构：由感温
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工作原理：根据发动机温度变化，自动调节冷却液的流动路 径
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节温器的工作过程： 闭，冷却液不经过散 温度升高时，节温器
散热器是汽车冷却系统中的重要部件之一 散热器的主要作用是降低发动机冷却液的温度 散热器通常由散热器芯、散热器盖和散热器支架等组成
清理散热器的重要性：散热器容易积累灰尘和杂物，影响散热效果 热。定期清理散热器可以保持其良好的散热性能，延长发动机的使用
清理方法：定期使用高压气枪或清洗剂清理散热器表面，并检查散 塞。如果需要深度清理，可以拆下散热器进行清洗。
定期检查风扇和水泵的运转情况，确保其正常工作 定期清理散热器，保持散热器的清洁和通风 定期检查冷却液的液位和颜色，确保其正常
冷却液的作用：冷却液的主要作用是带走发动机产生的热量，保持发动机的
冷却液的循环方式：冷却液的循环方式分为大循环和小循环两种。大循 过散热器散热后回到发动机缸体；小循环时，冷却液不经过散热器直接
冷却系统的作
散热器的作用：
风扇的作用：
冷
用：保持发动
将冷却液中的
加快空气流动，
流
机正常工作温
热量散发到空
提高散热效果
01 单 击 添 加 目 录 项 标 题 02 汽 车 冷 却 系 统 概 述 03 汽 车 冷 却 系 统 的 原 理 04 汽 车 冷 却 系 统 的 部 件 05 汽 车 冷 却 系 统 的 维 护 与 保
保持发动机正常工作温度
冷却系统基本知识介绍
冷却系统基本知识介绍冷却系统是一种用于控制温度、保持机械设备或系统正常运行的关键技术。
无论是汽车、工业设备、电子设备还是建筑物，都需要冷却系统来确保其正常运转。
冷却系统的基本原理是通过控制流体的流动和传热来吸收热量，从而将热量从热源中带走。
一个典型的冷却系统由以下几个基本组成部分组成：2.冷却介质：冷却介质是冷却系统中用于吸收和传递热量的物质，一般是液体或气体。
最常用的冷却介质是水，它具有良好的导热性和流动性。
3.冷却装置：冷却装置是冷却系统中实现热量传递和降温的关键组件。
常用的冷却装置包括散热器、冷凝器、冷却塔等。
这些装置通过增大与冷却介质之间的接触面积，提高了热量传递效率。
4.泵和风扇：泵和风扇是冷却系统中用于增加冷却介质流动的设备。
泵通常用于液体冷却系统，通过提供压力将冷却介质送到冷却装置中；而风扇则用于气体冷却系统，通过产生气流来增强冷却介质与冷却装置之间的热交换。
5.控制系统：冷却系统的控制系统用于监测和调节冷却系统中的温度和流速。
常用的控制器包括温度传感器、液位传感器和流量计，通过采集传感器信号，并通过控制执行器如阀门和调速器来实现温度和流速的调节。
冷却系统的工作原理通常可以分为两种方式：空气冷却和液体冷却。
空气冷却是指通过利用外部的空气来直接冷却热源。
这种方式常用于小型设备和电子器件的散热，如计算机和汽车引擎。
空气冷却通常使用风扇和散热器来增大热量传递表面积，并通过空气流动带走热量。
液体冷却是指通过将冷却介质循环流过热源来带走热量。
液体冷却常用于大型机械设备和工业过程中，因为液体冷却具有更大的热量传递能力。
液体冷却系统通常包括散热器和泵，通过将热量从热源传递给冷却介质，并通过泵使冷却介质循环流动，从而提高热量传递效率。
冷却系统的性能主要体现在以下几个方面：1.效率：冷却系统的效率是指在给定的功率投入下，冷却系统能够带走多少热量。
一个高效的冷却系统能够更快速地将热量带走，并保持设备在正常工作温度范围内。
冷却系统的功用和组成
冷却系统的作用是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内，冷却系统既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷，冷却系统由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶等组成。
冷却系统由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶等组成。
冷却系统的作用是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。
冷却系统既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。
冷却系统组成的具体介绍：水泵：给冷却液加压，保证冷却液在冷却系统中循环。
离心水泵广泛应用于汽车。
散热器：由进水室、出水室和散热器芯组成。
冷却液在散热器芯中流动，而空气体从散热器芯中流出。
空的热冷却液通过向空气散热变冷，而冷空气空通过吸收冷却液的热量变暖，所以散热器就是热交换器。
冷却风扇：风扇转动时，吸入空空气，使其通过散热器，从而增强散热器的散热能力，加快冷却液的冷却速度。
恒温器：控制冷却剂流动路径的阀门。
它根据冷却液的温度打开或关闭冷却液到散热器的通道。
补偿桶：冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿桶；冷却液冷却下来，一部分冷却液被吸回散热器，所以冷却液不会溢出。
冷却系统基本知识介绍
冷却系统基本知识介绍冷却系统是指用于控制和调节设备、机器或系统温度的一系列组件和方法。
它的主要目标是防止设备过热，维持设备的正常运行温度范围，确保其性能和寿命。
冷却系统的基本构成包括冷却介质、冷却装置、冷却管路和控制系统。
冷却介质是用于传递热量并吸收设备热量的物质。
常用的冷却介质包括水、空气、油和制冷剂等。
它的选择取决于应用的需求和要求。
冷却装置是将设备产生的热量转移给冷却介质的组件。
常见的冷却装置有散热器、风扇、冷却塔、冷凝器和换热器等。
散热器通过将冷却介质与设备接触，使设备的热量传递给冷却介质并散发。
风扇通过内置电机产生气流，加速冷却介质与设备的热交换。
冷却塔通过水与空气的接触和蒸发过程来降低水的温度。
冷凝器通常用于冷冻设备中，通过制冷剂的压缩和膨胀过程，将设备的热量排出。
换热器通过冷却介质与设备之间的热交换来实现冷却。
冷却管路是将冷却介质从冷却装置引入设备并循环流动的系统。
它由管道、阀门、泵和连接件等组成。
管道负责输送冷却介质，阀门用于控制流量和压力，泵为冷却介质提供压力和循环动力，连接件将各个部件连接起来，构成完整的管路系统。
控制系统是用于监测和调节冷却系统的温度和流量的组件和方法。
它包括传感器、控制器和执行器等元件。
传感器负责检测设备的温度和压力等参数，并将其转化为电信号。
控制器接收传感器的信号，根据设定的参数和逻辑关系，发出控制指令。
执行器根据控制指令，调节冷却系统中的组件，以实现温度和流量的调节。
冷却系统的工作原理是通过循环流动的冷却介质，将热量从设备中带走，然后将其传递给冷却装置，最后排出。
在冷却过程中，冷却介质与设备的接触面积越大，传热效率越高。
同时，通过控制系统对温度和流量进行调节，可以保持设备的稳定工作温度范围。
冷却系统的应用非常广泛，包括工业设备、航空航天、汽车制造、计算机硬件和电子设备等领域。
它在工业生产过程中起到关键作用，保证设备的正常运行和生产效率。
冷却系统的设计和选型需要考虑设备的散热功率、工作环境温度、冷却介质的可用性和成本等因素。
冷却系统的组成及工作原理
冷却系统的组成及工作原理冷却系统是一个重要的机械系统，用于控制工业设备和内燃机的温度，确保其正常运行。
冷却系统的主要功能是通过传热方式来调节设备的温度，以防止过热和损坏。
以下是冷却系统的组成和工作原理的详细说明。
1.冷却介质：冷却系统通常使用水或其他液体作为冷却介质。
冷却介质具有良好的热导率和传热性能，可以吸收和带走设备产生的热量。
2.冷却装置：冷却系统中常用的冷却装置包括散热器、冷却塔和换热器等。
散热器通常用于汽车发动机和机械设备，通过将冷却介质在散热片上流动，将热量传递给周围的空气，实现散热。
冷却塔则主要用于工业设备和发电厂等大型系统，通过水与气体之间的接触传热方式，将冷却塔中的热水冷却降温。
而换热器则用于将热能从冷却系统中的水/冷却液传递到另一个终端，并将冷水/冷凝液带回系统。
3.冷却泵：冷却泵用于循环泵送冷却液。
它通常由电动机驱动，通过泵的转速调节，可以控制冷却液的流量和压力，确保冷却系统的正常运行。
4.冷却控制系统：冷却控制系统通过感应和监测设备的温度，根据设定值来自动控制冷却水的流动和温度。
它通常由温度传感器、控制阀和温度控制器组成。
当设备的温度达到设定值时，控制器将信号发送给控制阀，调节冷却水的流量和温度，以保持设备的稳定温度。
当设备运行时，产生的热量会导致设备温度升高。
冷却系统接收到设备温度的信号后，冷却泵开始工作，将冷却液泵送到设备的散热器、冷却塔或换热器中。
在散热器中，冷却液通过与散热器中的金属片接触，将热量传递给周围的空气。
通过传热的方式，热量从设备中传递到冷却液中，并将冷却液带走。
在冷却塔中，冷却液通过填料层的表面流动，并与与填料层上方下来的冷空气相接触。
在这个过程中，水中的热量通过传导、对流和蒸发等方式，传递给空气。
随着热量的传递，水逐渐冷却，并在冷却塔底部通过泵被带回系统中重新循环。
在换热器中，冷却液通过与另一个介质（如空气或其他液体）之间的接触，实现热量的传递。
通过换热器，冷却液可以将热能传递给其他设备或用于其他工艺过程。
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风扇的性能和转速、风流量、气 压等有关，同时也受到散热器和
环境因素的影响。
冷却液
冷却液是汽车冷却系统中的传热介质 ，它可以将发动机产生的热量传递到 散热器中散发到空气中。
冷却液的性能和防冻剂类型、添加剂 种类等有关，同时也受到水质和酸碱 度的影响。
冷却液一般由防冻剂、水、添加剂等 组成，具有较低的凝固点和沸点，能 够适应不同温度和压力下的工作条件 。
散热器一般由进水室、出水室和散热器芯组成，散热器芯由许多细小的 铜管和散热片组成，冷却液在铜管中流动，空气在散热片间流动，通过
热交换将热量带走。
散热器的性能和散热面积、散热片形状、散热器材质等有关，同时也受 到冷却液流量和温度的影响。
水泵
水泵是汽车冷却系统中的循环动力源，它将冷却液从散热器中吸出，再将其压送到 发动机的各个需要冷却的部位，形成一个循环流动。
03
冷却系统的维护与保养
冷却液的检查与更换
01
02
03
冷却液的定期检查
确保冷却液面在正常范围 内，检查冷却液的颜色和 质量，如发现异常应及时 更换。
冷却液的更换周期
根据车型和使用情况，冷 却液的更换周期通常为24年或60000-80000公里 ，具体以车辆手册为准。
冷却液的更换方法
拧开散热器盖，将旧冷却 液放出，用清水清洗散热 器内部，再加入新的冷却 液。
散热器的清洁与检查
散热器的外部清洁
定期清除散热器表面的灰 尘和杂物，保持散热器良 好的散热效果。
散热器的内部清洗
拆下散热器，用清洗剂清 洗散热器内部的沉淀物和 污垢，确保散热器内部通 道畅通。
散热器的检查
检查散热器的密封垫片是 否老化或损坏，如有问题 应及时更换。
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冷却系统的分类
按冷却介质分
可以分为水冷和风冷两种类型。水冷 系统利用冷却液作为传热介质，而风 冷系统则利用空气作为传热介质。
按节温器分
可以分为蜡式和石蜡式两种类型。蜡 式节温器利用蜡的热胀冷缩原理控制 冷却液的循环流动，而石蜡式节温器 则利用石蜡的热胀冷缩原理。
02
冷却系统的主要部件
散热器
散热器是冷却系统中的 主要部件之一，负责将 冷却液中的热量散发到 空气中。
水泵的性能取决于其叶轮的设计、泵壳的形状以 及密封件的可靠性。
水泵由叶轮、泵壳和密封件等组成。叶轮负责将 冷却液吸入并推出，泵壳则负责将叶轮产生的压 力传递给冷却液，密封件则保证冷却液不泄漏。
水泵需要定期检查和维护，以确保其正常运转， 并保持良好的散热效果。
节温器
节温器是冷却系统中的控制元件，用 于调节冷却液的温度。
风扇是冷却系统中的重要辅助 部件，用于将空气吹向散热器 ，帮助散发冷却液中的热量。
风扇是冷却系统中的重要辅助 部件，用于将空气吹向散热器 ，帮助散发冷却液中的热量。
风扇是冷却系统中的重要辅助 部件，用于将空气吹向散热器 ，帮助散发冷却液中的热量。
水泵
水泵是冷却系统中的循环动力源，负责将冷却液 在系统中循环流动。
传递到散热器中散发掉。
冷却液由防冻剂、水和其他添 加剂组成，具有防冻、防锈、
防腐等功能。
冷却液的品质和浓度对冷却系 统的性能和寿命有重要影响。
冷却液需要定期更换，以防止 其变质和积累杂质，影响散热
效果和发动机寿命。
03
冷却系统的维护与保养
冷却系统的维护与保养
• 冷却系统是汽车中不可或缺的部分，它的主要功能是保持发动机在适宜的温度范围内工作。冷却系统一旦出现故障，可能 会导致发动机过热，影响发动机的性能和寿命。因此，了解汽车冷却系统的结构和原理，以及如何维护和保养冷却系统， 对于车主来说是非常重要的。
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采用多个与型芯底面相垂直的管道与底部的横向管道形成冷却回 路，同时为了使冷却水沿着冷却回路流动，在每一个直管道中均 设置了隔板
型芯冷却回路
喷流式冷却法
在型芯中间装有一个喷水管，冷却水从喷水管中喷出，分流后向 四周流动以冷却型芯壁。这种冷却方式适合于高度大而直径小的 型芯冷却
各回路的流动阻力不同，采用并联连接很难形成相同的冷却条件
多而细优于少而粗
多而细的冷却管道扩大了模温调节的范围
冷却系统的设计原则
合理确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离
尽可能使所有冷却管道孔分别到各处型腔表面的距离相等
冷却系统的设计原则
加强浇口处的冷却，将冷却回路的入口设在浇口处
隔板 喷流管
铜棒、热管 气体冷却、负压冷却
螺旋管
凹模冷却回路
直流冷却回路，它采用软管将直通的管道连接起来。结构 简单，加工方便，但模具的冷却不均匀，这种单层的冷却 回路通常用于成形面积较大且较浅的型腔
凹模冷却回路
冷却回路应尽可能按照型腔的形状布置，对于侧壁较厚的 型腔，如圆筒形和矩形塑料制品的凹模塑腔，通常分层设 置布局相同的矩形冷却回路，对型腔侧壁进行冷却
凹模镶块上的冷却回路
一般不宜在镶块上钻出冷却孔道，对于圆形镶块，此时可 在圆形镶块的外圆上开设环形冷却水沟槽
型芯冷却回路
对于很浅的型芯，可将上述的单层冷却回路开设在型芯的 下部
型芯冷却回路
对于中等高度的型芯，可在型芯上开出一排矩形冷却水槽 构成冷却回路
对于较高的型芯，用单层冷却回路已不能使冷却水迅速地 冷却型芯的表面，因此应设法使冷却水在型芯内循环流动
芯
密封容器
液流
密封容器壁
蒸气流
蒸发部
绝热部
凝聚部
芯
ห้องสมุดไป่ตู้蒸气空间
L 0.2
2d d
负压水路
普通冷却系统是将压力水送入模具冷却系统，当模具的水 道通过镶拼结构时易发生漏水的问题，因此常不得不将冷 却通道开在型芯固定板上，采用间接冷却方式，使冷却效 率大为降低
美国Logic Devices公司研制了一种负压冷却水系统，通过 特殊的容积泵来抽吸模具冷却水路中的冷却水，使冷却系 统中形成负压，即使冷却水孔直接通过镶拼模块的镶拼缝 时，而不采用特殊的密封装置，也不会发生漏水的问题
提高模具与冷却介质之间的温度差 ，降低冷却介质 的温度，有利于缩短模具的冷却时间
增大冷却介质的传热面积A，在模具上开设尺寸尽可能大 和数量尽可能多的冷却管道
冷却系统的设计原则
冷却系统与推出机构的协调
冷却系统应先于推出机构，以便能得到较优的冷却效果
凸凹模热平衡
型芯散热困难，是冷却设计的重点 凸凹模采用各自的回路分别冷却
型芯冷却回路
衬套式冷却法
冷却水从型芯衬套的中间水道喷出，首先就冷却温度比较高的型 芯顶部，然后沿着侧壁的环形沟槽流动，冷却型芯的四周，最后 沿型芯的底部流出
这种冷却方式冷却效果好，但模具结构比较复杂，故只适合于直 径较大的圆筒形型芯的冷却
A
剖面A-A
4A
型芯冷却回路
铜棒冷却方式
细小型芯不可能在型芯内直接设置冷却水路,只能间接冷却
在型芯中心压入热传导性能好的软铜或铍铜芯棒 采用气体冷却
d d
空气 (型芯 3)
铜 (型芯 5)
型芯冷却回路
热管冷却方式
其导热效率约为同样大小铜棒的1000倍，有“热的超导体”之称， 热管最早用于美国的航天工业，80年代开始在塑料注射模中应用
将热管技术用于塑料注射模的冷却，至少可以缩短注射成形周期 30%以上，并能使模温恒定
型芯冷却回路
台阶式管道冷却法
在型芯内靠近表面的部位开设出冷却管道，形成台阶式冷却回路 将影响型芯的表面粗糙度，这是台阶式冷却管道的缺点
型芯冷却回路
斜交叉管道冷却法
采用斜向交叉的冷却管道在型芯内形成冷却回路。对于宽度较大 的型芯还可以采用几组斜交叉冷却管道并将它们串联在一起
型芯冷却回路
快冷与缓冷的关系
大批量生产的普通塑料制品，采用快冷以获得较短的注射周期 精密制品须采用缓冷
冷却回路入口和出口的温差尽量小
精密模具中出入口水温相差应在2℃以内，普通模具也不要超过5℃ 回路的长度应在1.2~1.5m以下，回路的弯头数目不希望超过15个
冷却系统的设计原则
串联优于并联
变形，不均衡的冷却导致的热残余应力是制品产生翘曲的 主要原因
尺寸精度，利用温度调节系统保持模具温度的恒定，能减 少制品成形收缩率的波动，提高制品尺寸精度的稳定性
力学性能，减小制品中的内应力，能减小其应力开裂倾向
表面质量，提高模温能改善制品表面质量，过低的模温会 使制品轮廓不清晰并产生明显的熔合纹
a)
b)
c)
冷却系统的设计原则
冷却回路应沿着塑料收缩的方向设置，以减小冷却收缩
以冷却效果来选取模具材料，常用模具钢的导热系数均比 较低，含碳量和含铬量越高的模具钢导热性愈差，不锈钢 相比之下可视为绝热材料。铍铜合金的导热性和热稳定性 较好，且可获得较高硬度
冷却回路的形式
普通水管 特殊结构：隔板、喷流管、螺旋管
温度调节对生产效率的影响
模具的冷却时间约占整个注射循环周期的2/3，因此缩短 冷却时间是提高生产效率的关键
根据牛顿冷却定律，冷却系统从模具中带走的热量为
Q hA t / 3600
缩短冷却时间的途径
提高传热膜系数h，增加冷却介质的流速v
h
4.187 f v0.8
d 0.2
避免将冷却管道开设在制品熔合纹的部位 注意水管的密封问题，以免漏水，冷却管道应避免穿过镶
块，否则应加设密封圈 进、出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通
常应将进、出口水管接头设在注射机背面的模具一侧
冷却系统的设计原则
冷却系统出口、入口温差尽量小，通过改变冷却水路的排 布方式可以消除这个问题
内容简介
模具温度及塑料成形温度
模具温度调节的重要性 模具温度与成形温度的关系
冷却回路的尺寸计算
冷却时间的计算 冷却管道的简易计算 冷却管道的详细计算
常见冷却回路的形式
冷却回路的布置 常见的冷却回路形式
冷却系统的设计原则 模具的加热系统
温度调节对制品质量的影响