散熱排(Radiator)

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散熱排(Radiator)
國立彰化高級中學物理科姜志忠老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

散熱排(radiators)與對流器(convectors)都是熱交換器,基於加熱或冷卻的目的,試圖將熱能從一種介質轉換到另一種介質。散熱排主要使用在交通工具、建築物與電子電路中。

從「radiators」的字面上來看,可能會認為散熱排主要是利用熱輻射(radiation)進行熱的傳遞;而對流器convectors則是利用熱的 對流傳遞熱能。實際上,散熱排指的是某些裝置利用沒有遮蔽的管路(常用的是散熱鰭片fins或其他增加表面積的方法),讓液體在管中循環流動並藉此散熱,即便該裝置主要利用對流來傳遞熱量。而對流器指的是該裝置中熱的主要來源並未直接外露。

實際使用例子–汽車
汽車使用的內燃機引擎(汽缸本體)內有許多管路,利用幫浦讓液體(一般是冷卻水混合抗凍、防腐蝕並提高沸點的水箱精)在管路內循環並帶走熱量,而散熱排(俗稱水箱)則連接到這些管路,將引擎排出的熱發散到外界,避免引擎溫度過高。散熱排通常放置在氣流通過的地方,以利將熱迅速帶走,一般放置在水箱護罩的後方,當車子前進時自然產生的風可將熱帶走,若溫度無法控制,則會啟動水箱後方的風扇,將熱吹走。

散熱排(Radiator)(二)–溫度的控制

引擎的溫度主要藉由蠟丸式節溫器(wax-pellet thermostat)進行控制,當引擎達到最低工作溫度時,節溫器的閥門將開啟,藉此讓引擎內的熱水流出至散熱排,將熱發散到空氣中。

引擎的溫度主要藉由閥門進行控制,當引擎達到最低工作溫度時(引擎的運轉需要一定的溫度,並非越低越好),閥門開啟;當溫度降低時,節溫器閥門關閉,此時冷卻水從循環幫浦入口流入,並引導少量冷卻水在引擎內循環(稱為小循環),以便維持適當的溫度,發揮引擎工作效能。當冷卻水達到節溫器設定的溫度時,閥門開啟讓冷卻水流經散熱排(稱為大循環)。藉由節溫器閥門的開、關以維持引擎最佳的工作溫度。

另外一些影響引擎溫度的因素包括散熱排的大小、及風扇的形式。散熱排的大小必須能讓車輛在嚴苛的環境中(如在炎熱天氣載著重物爬坡)還能保持引擎處於工作溫度。現代的車輛則利用速度可變或電子式風扇提 供更精確的調校。電控式冷卻系統為較先進冷卻系統,使用電動控制風扇,由節溫器或引擎的控制元件(電腦)進行精確控制,避免蠟丸式節溫器反應速度慢且無法分段控制的缺點。皮帶連動散熱風扇,則在引擎溫度提高時,經常利用摩擦力推動曲軸皮帶盤,使風扇轉速與引擎同步,提高風扇運轉速度,增加散熱效率。
資料來源 http://en.wikipedia.org/wiki/Radiator

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