发动机水箱浅析叉车散热器的应用
  摘要：伴随着我国在工业车辆环保、适应性能要求的不断升级，散热系统对新技术、新领域的要求也随之升高，多工况下不同散热器选型已经成为了重点研究对象。参考352系列车型散热系统温升过高案例，重新对现行几种散热器形式进行整理汇总。散热器作为叉车冷却系统的核心部件，改善散热器的散热性能对提高整车的散热性能至关重要，好的散热器可以极大的提高散热系统的工作性能和使用寿命。
        关键词：叉车、散热器、应用
        一．叉车散热器的概述
        1.相关概述
        散热器属于汽车冷却系统，发动机水冷系统中的散热器由进水室、出水室、主片及散热器芯等三部分构成。冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过。热的冷却液由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温，所以散热器是一个热交换器。
        2.结构形式
        从材料上分，散热器主要有铜质和铝质2种，铜质散热器由于焊接工艺简单，较早应用于各种车辆。近年来，随着硬钎焊技术的普及，铝质散热器由于其质量较小，符合汽车轻量化的要求，已经在汽车行业得到广泛应用。目前铜质散热器主要用于工作条件较差的重型汽车和包括工程机械在内的各种工程车辆。从结构上分有列管式、管片式、管带式、拉杯式、板式、板翅式；其中主要有管片式和管带式２种，管片式散热器刚度较好，散热器芯不易堵塞，但制造工艺性相对较差；管带式散热器散热面积大，散热性能好，制造工艺性好，但由于散热带开窗，散热器芯易堵塞。另外管片式散热器风阻较小，芯较厚。
        3.散热器的正面积、散热面积和散热量
        （1）散热器的正面积也称迎风面积，正面积越大，则散热器被冷却风扫过的面积也越大，散热效率也越高，一般散热器正面积推荐值为35～45 ｃｍ2／ｋＷ。
        （2）散热器的散热面积指散热器散热管与散热片（带）与冷却空气所接触的所有表面积之和，正面积一定时，加大芯厚，增加散热管的数量、散热片的数量或散热带的波数，都可增加散热面积，散热面积推荐值为0.15～0.21 ｍ2／ｋＷ
        （3）散热器的散热量
        Ｑ＝ｋＳ△ｔ，式中：ｐ—散热量，ｗ；K—散热系数，Ｗ／（ｍ2.K）；ｓ—散热面积，ｎ12；△t—气液温差，Ｋ
        其中，散热系数是散热器散热效率的重要指标，与散热管内冷却液流速、散热管与散热片（带）的厚度、通过散热器的空气流量以及散热管与散热片（带）的焊接质量有关。本案根据公式Qw=A*ge*Ne*hu/3600 计算出冷却水带走的热量，同时根据发动机冷却散热实测结果取值范围如下：
        - 对于Tier3发动机： 发动机冷却散热值约占发动机额定功率的40%‐55%
        - 对于Tier4F发动机：发动机冷却散热值约占发动机额定功率的60%‐75%
        二．几种散热器的应用与比较
        1.钢制散热器有柱形、板型、扁管型和对流型等多种形式，在我国制造和应用不到30年，其产品的优点是体轻而薄热，工作性能好，承压能力强外观型式新颖。缺点是使用时部分产品容易出现腐蚀。
        2.铝的热传导率较铜低，仅为铜的60％，从理论上说铜质散热器散热性能更好，但目前铜质散热器散热管与散热片（带）之间需要用锡焊接，造成散热管与散热片（带）之间存在热传导率更低的锡层；其次铜质散热器散热管与散热片（带）无法一次性焊接完成，焊合率难以保证；另外，为了抗氧化，铜质散热器一般要进行表面喷漆处理，这些都增大了铜质散热器的热阻。而随着目前先进的铝硬钎焊技术的普及，可以使铝质散热器散热管与散热片（带）一次性焊接完成，焊合率可达100％，并且以铝为焊接介质，无需进行表面喷漆处理，所以铝质散热器的散热效率反而远高于铜质散热器。
        3.在正面积接近的情况下，管带式散热器较管片式散热器具有散热面积大、散热性能好的优点，并且一般芯较薄，更有利于整车的布置，另外随着铝合金材料性能和钎焊技术的改善，管带式散热器的刚度也得到了改善。但管带式散热器存在散热器芯易堵塞的缺点，特别是应用在叉车等工程机械上，在粉尘、杂质较多的环境下散热带窗极易堵塞， 造成散热性能急剧下降。散热带由于开窗，强度较差， 堵塞后进行清理时，高压水和压缩空气极易造成散热带倒伏， 损坏散热器。这也是铝质管带式散热器在汽车上得到广泛应用，但在叉车等工程机械上应用极少的主要原因。
        四．影响散热器散热的因素
        叉车散热主要通过三种途径来传递，它们分别是热传导、热对流和热辐射。
        1.热传导是指通过物体之间直接接触，热量从温度高的物体传递到温度低的物体。热量的传递速度和能力取决于物体的导热性能以 及物体之间的温度差。热量是从温度高的物体传向温度低的物体，温差越大，热量的传递速度越快。
        2.热对流是指热量通过流动介质（气体或液体）从空间中的一处传到另 一处，即由受热物质微粒的流动来传播热能的现象。影响热对流的因素主要有：通风孔洞的面积、温度差、通风孔洞的高度及流动介质。
        3.热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不依靠分子之间的碰撞和气体或者液体的流动就能够达成热交换的传递方式。 影响热辐射的主要因素有：（1）热源的材料。材料的比热越小，向外辐射能量的速度就越快。（2）表面颜。颜光亮的（如白或银）物体表面吸收或释放能量的速度较慢，而深颜（黑）的物体表面吸收和释放辐射能量的速度则相对较快。
        散热片主要是靠外壁将热量传给空气的，空气流速越大，散热效率越高。它的散热量，
是和散热器的平均温度及室内温度的温差有关，温差越大，散热量越大。因此，要加大散热量，应在散热器的外壁上想办法，一是增加外壁的散热面积；二是加快空气流动速度；三是提高外表面温度，即降低室内温度增大温差。四是散热器材料的选择。而影响散热面积的主要是散热片的形状及其排布形式。
        五．叉车散热器的故障排除
        叉车与普通汽车冷却系统结构上来说有很大的区别，叉车的冷却系统由冷却风扇、散热器、 节温器等元件构成，结构比较简单。那么如果其中的散热器出现故障要怎样来排除。叉车散热器置于尾部。由于叉车较低的底盘设计, 加之较差的作业环境，杂物、粉尘很容易在散热器表面堆积。这些灰尘杂物不及时清洗，就会严重影响散热效果。为了使散热器更好的发挥作用, 需要我们每天作业完毕应对散热器表面进行认真地清洗。同时尽量避免使用高压水, 因为散热器的管壁很薄，高压水冲洗时的高压力很容易令表面冲皱，表面不光滑，从而影响循环效果。另外，冷却水严禁使用"硬水", 以防止散热器中产生水垢，导致冷却水添加不足。
        结语：
        散热器作为叉车冷却系统的核心部件，改善散热器的散热性能对提高整车的散热性能至关重要。本文以352系列车型散热系统作为研究平台，从多角度研究了散热器的种类、性能，研究了板翅式散热器结构参数对冷却系统性能的影响。通过试验研究，获得了不同形式的结构和设计参数的最佳优化组合，使发动机冷却效率提高，并为以后改进指出了方向。
        参考文献
        [1]王松汉.板翅式换热器. 化学工业出版社[J]，1984
        [2]徐四毛．管带式三人气结构的变化对冷却系统性能的影响. 柴油机设计与制造[J]，2010.
        [3]陈占秀，孙春华，周泽平 散热器数值模拟分析及材料选择的研究 [J].河北工业大学学报，2008、37（1）:86-89.
作者简介：姓名：梁俏，籍贯：广西玉林，学历：大专，目前职称：工程师，主要从事：机电教学工作。