據 Tom's Hardware 報道,瑞士聯邦洛桑理工學院的研究團隊成功讓量子處理器的溫度降至 100 毫開爾文(mK),即零下 273°C。相比之下,太空的平均溫度約為 2.7 開爾文(零下 270.45 °C)。
為什么科學家們要如此執著于冷卻系統呢?據IT之家了解,其實和傳統計算機一樣,量子計算機在運行過程中也需要持續的散熱。但傳統電腦風扇并不適用于量子計算機,因為進行量子計算的關鍵部件 —— 量子比特,需要盡可能接近絕對零度才能穩定工作,否則熱量會對其造成干擾。因此,如何更方便、高效地為量子計算機散熱一直是該領域的一大難題。
該研究團隊巧妙地將組件產生的熱能轉化為電能,從而為系統持續制冷。更令人興奮的是,這種新型制冷裝置不僅能利用現有零部件進行制造,其效率也與傳統電腦散熱器不相上下。
這項突破無疑是量子計算機領域的一大突破性進展,將極大促進量子計算機的研發進程,并幫助研究人員更輕松地維持量子元件的低溫狀態。不過,想要用這種神奇的散熱器來暢玩最高畫質的《賽博朋克 2077》,恐怕還需要一些時日。
動機冷卻系統是維持發動機正常溫度,保證發動機正常工作的重要系統,它的結構不復雜,故障點不多,但是很多車主朋友對它有一定的誤解,認為水溫低一點比高一點好,冷卻液不重要,加普通的自來水就行,等等。今天老侯系統的講一講冷卻系統,給各位車主朋友洗洗腦。
冷卻系統的功用是使發動機在所有工況下都保持在適當的溫度范圍內。冷卻系統既要防止發動機過熱,也要防止冬季發動機過冷。在發動機冷起動之后,冷卻系統還要保證發動機迅速升溫,盡快達到正常的工作溫度。
發動機過熱的危害
(1)降低充氣效率,使發動機功率下降;
(2)爆燃的傾向加大,使零件因承受額外沖擊性負荷而造成早期損壞;
(3)運動件的正常間隙被破壞,運動阻滯,磨損加劇,甚至損壞;
(4)潤滑情況惡化,加劇了零件的摩擦磨損;
(5)零件的機械性能降低,導致變形或損壞。
發動機過冷的危害
(1)進入氣缸的混合氣(或空氣)溫度太低,可燃混合氣品質差,使點火困難或燃燒遲緩,導致發動機功率下降,燃料消耗量增加;
(2)燃燒生成物中的水蒸汽易凝結成水而與酸性氣體形成酸類,加重了對機體和零件的侵蝕作用;
(3)未汽化的燃料沖刷和稀釋零件表面(氣缸壁、活塞、活塞環等)上的油膜,使零件磨損加劇。
根據冷卻介質的不同,發動機的冷卻方式有風冷式和水冷式兩種。 現在大部分發動機都是使用水冷式,風冷式只在一些特種車輛、部分工程機械以及摩托車上使用。所以今天只說說水冷卻系統。
汽車發動機的水冷系統均為強制循環水冷系統,即利用水泵提高冷卻液的壓力,強制冷卻液在發動機中循環流動。這種系統包括水泵、散熱器、冷卻風扇、節溫器、補償水桶、發動機機體和氣缸蓋中的水套以及其他附加裝置等
工作情況:
強制循環式水冷卻系是用水泵把該系統的冷卻液加壓,使之在水套中流動,冷卻水從氣缸壁吸收熱量,溫度升高,熱水向上流入氣缸蓋, 繼而從缸蓋流出并進入散熱器。由于風扇的強力抽吸作用,空氣從前向后高速流過散熱器,不斷地將流經散熱器的水的熱量帶走。冷卻了的水由水泵從散熱器底部重新泵入水套。水在冷卻系中不斷循環。為了控制冷卻水溫度,冷卻系中設有冷卻強度調節裝置,如百葉窗、節溫器和風扇離合器等。
散熱器即我們常說的水箱,分為縱流式和橫流式兩種。大多數新型轎車均采用橫流式散熱器,這可以使發動機罩的外廓較低,有利于改善車身前端的空氣動力性。
散熱器蓋安裝在加水口上。 散熱器蓋上帶有蒸汽—空氣閥。 使冷卻系的壓力高于大氣壓力,冷卻水的沸點有所提高。 蒸汽閥一般在散熱器內壓力達到126kPa~137kPa時,閥門開啟,部分水蒸汽經泄氣管排入大氣,避免損壞散熱器。 空氣閥在散熱器內氣壓降到 99kPa~87kPa時,空氣閥打開,散熱器與大氣相通,防止散熱器芯被大氣壓壞。
膨脹水箱多用半透明材料(如塑料)制成。膨脹水箱的上部用一個較細的軟管與水箱的加水管相連,底部通過水管與水泵的進水側相連接,通常位置略高于散熱器。 把冷卻系變成永久性封閉系統,避免空氣進入,使冷卻系中水、汽分離,保持系統內壓力穩定,提高了水泵的泵水量。
補充冷卻液:膨脹水箱上有兩條刻線,冷卻液應加到上刻線(FULL),當液面下降到下刻線(LOW)時,應及時補充。
水泵的功用是對冷卻液加壓,保證其在冷卻系統中循環流動。現在汽車發動機廣泛采用離心式水泵。
風扇的功用是當風扇旋轉時吸進空氣使其通過散熱器,以增強散熱器的散熱能力,加快冷卻液的冷卻速度。。
很多轎車發動機的水冷系采用電動風扇,所以風扇轉速與發動機轉速無關。在有些電控系統中,電動風扇由電腦控制。當發動機停機后,由于水溫偏高,所以電動風扇還會繼續轉動一段時間,以便更好地為發動機散熱。
前面說了, 要保證發動機在最佳的溫度下工作,不出現過熱過冷現象,就必須能根據使用條件的變化自動調節發動機冷卻強度。
冷卻強度調節方法: 一是改變流經散熱器的空氣流量和流速; 二是改變冷卻液的流量和循環路線。
節溫器的作用:是隨發動機負荷和水溫的大小而自動改變冷卻液的流量和循環路線,保證發動機在適宜的溫度下工作,減少燃料消耗和機件的磨損。
水冷卻系的大循環
冷卻水經水泵—水套—節溫器—散熱器,又經水泵壓入水套的循環,其水流路線長,散熱強度大,稱水冷卻系的大循環。
水冷卻系的小循環
冷卻水經水泵—水套—節溫器后不經散熱器,而直接由水泵壓入水套的循環,其水流路線短,散熱強度小,稱水冷卻系的小循環。
車冷卻系統圖解,汽車發動機冷卻系統工作原理
汽車冷卻系統的主要工作是將熱量散發到空氣中以防止發動機過熱,那么,汽車發動機冷卻系統工作原理是怎樣的呢。下面小編通過汽車冷卻系統圖解形式給大家做一些原理介紹。
汽車冷卻系統分為兩種類型:
液冷和風冷。液冷液冷汽車的冷卻系統通過發動機中的管道和通路進行液體的循環。當液體流經高溫發動機時會吸收熱量,從而降低發動機的溫度。液體流過發動機后,轉而流向熱交換器(或散熱器),液體中的熱量通過熱交換器散發到空氣中。風冷某些早期的汽車采用風冷技術,但現代的汽車幾乎不使用這種方法了。這種冷卻方法不是在發動機中進行液體循環,而是通過發動機缸體表面附著的鋁片對氣缸進行散熱。一個功率強大的風扇向這些鋁片吹風,使其向空氣中散熱,從而達到冷卻發動機的目的。因為大多數汽車采用的是液冷,管道系統汽車中的冷卻系統中有大量管道。
泵將液體輸送至發動機缸體后,液體便開始在氣缸周圍的發動機通道里流動。接著,液體又通過發動機的氣缸蓋返回恒溫器位于液體流出發動機的位置。如果恒溫器關閉,則液體將經過恒溫器周圍的管道直接流回到泵。如果恒溫器打開,液體將首先流入散熱器,然后再流回泵。
汽車冷卻系統圖解
加熱系統也有一個單獨的循環過程。該循環從氣缸蓋開始輸送液體,使其流經加熱器風箱,然后又流回泵。對于配備有自動變速器的汽車,通常會有一個獨立的循環過程來冷卻內置于散熱器的變速器油液。變速器油液由變速器通過散熱器內另一個熱交換器抽吸得到。液體汽車可以在遠低于零攝氏度到遠高于38℃的寬泛溫度范圍內工作。
因此,不管使用何種液體對發動機進行降溫,其必須具有非常低的凝固點、很高的沸點以及能吸收大量熱量。水是吸收熱量的最有效的液體之一,但水的凝固點太高,不適用于汽車發動機。大多數汽車使用的液體是水和乙二烯乙二醇的混合液(c2h6o2),也稱為防凍液。通過將乙二烯乙二醇添加到水中,可以顯著提高沸點、降低凝固點。
每當發動機運轉時,水泵就會使液體進行循環。類似于汽車中使用的離心泵水泵運轉時通過離心力將液體輸送到外面,并從中部持續抽吸液體。泵的入口位于離中心較近的位置,因此從散熱器返回的液體可以接觸到泵葉片。泵葉片將液體送至泵的外部,液體由這里進入發動機。從泵流出的液體首先流經發動機缸體和氣缸蓋,然后流入散熱器,最后返回到泵。發動機發動機缸體和氣缸蓋具有許多通過鑄造或機械加工而成的通道,以便于液體流動。
如果這些管道當中液體的流動很平穩,則只會直接冷卻與管道接觸的液體。從管道中流動的液體傳導至管道熱量的多少取決于管道和接觸管道的液體之間的溫度差異。因此,如果與管道接觸的液體得到快速冷卻,那么傳輸的熱量會比較少。通過在管道內制造湍流,混合所有液體,將與管道接觸的液體保持高溫以吸收更多熱量,從而使管道內的全部液體得到有效地利用。
變速器冷卻器跟散熱器內的散熱器很相似,不同的只是油液不是與空氣交換熱量,而是與散熱器當中的冷卻液交換熱量。壓力水箱蓋壓力水箱蓋可以將冷卻液的沸點提高25℃。
恒溫器的主要作用是使發動機快速升溫,并保持恒溫。它是通過調節流經散熱器的水量而實現的。在低溫情況下,散熱器的出口將完全被阻塞,即所有的冷卻液經由發動機進行再次循環。冷卻液的溫度一旦升高到82-91℃之間,恒溫器便會打開,從而使液體流經散熱器。當冷卻液的溫度達到93-103℃時,恒溫器將一直保持打開狀態,這就是汽車發動機冷卻系統工作原理。
冷卻風扇與恒溫器類似,必須對冷卻風扇加以控制以使發動機保持恒溫。前輪驅動汽車裝有電扇,因為發動機通常橫向安裝,即發動機的輸出朝向汽車的一側。
風扇可以通過恒溫開關或發動機計算機進行控制,這些風扇將在溫度升高到超過設定點時打開。當溫度降到低于設定點時,這些風扇將會關閉。冷卻風扇配備縱向發動機的后輪驅動汽車通常裝有發動機驅動冷卻風扇。這些風扇具有恒溫控制粘性離合器。該離合器位于風扇的中心,被散熱器流出的氣流所包圍。這類特殊的粘性離合器有時更像是全輪驅動汽車的粘性耦合器。當汽車過熱時,打開所有車窗,并且在全速運轉風扇時運行加熱器。這是因為加熱系統實際上是一個二級冷卻系統,可以反映汽車上主冷卻系統的情況。
加熱器管道系統位于汽車儀表板的暖氣風箱實際上是一種小型散熱器。該加熱器風扇使空氣流過暖氣風箱,然后再進入汽車的乘客艙。加熱器風箱類似于一種小型散熱器。加熱器風箱從氣缸蓋吸取出熱的冷卻液,然后又使其重新流回泵中,因此,加熱器在恒溫器打開或關閉時均可以運行。
汽車發動機冷卻系統工作原理
發動機是如何冷卻的?
發動機除了要有潤滑系統減少零件間的摩擦外,還必須要有個冷卻系統,適時將受熱零件的部分熱量及時散發出去,以保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。發動機冷卻有水冷和風冷兩種方式,現在一般車用發動機都采用水冷式。發動機水冷式冷卻系統主要由水泵、散熱器、冷卻風扇、補償水箱、節溫器、發動機機體、氣缸蓋水套等部分組成。
那是怎么進行冷卻的呢?通過汽車冷卻系統圖解我們了解到發動機通過水泵使環繞在氣缸水套中的冷卻液加快流動,通過行駛中的自然風和電動風扇,使冷卻液在散熱器中進行冷卻,冷卻后的冷卻液再次引入到水套中,周而復始,實現對發動機的冷卻。
其實冷卻系除了對發動機有冷卻作用外,還有“保溫”的作用,因為“過冷”或“過熱”,都會影響發動機的正常工作。這個過程主要是通過節溫器實現發動機冷卻系“大小循環”的切換。什么是冷卻系統的大小循環?可以簡單理解為,小循環的冷卻液是不通過散熱器的,而大循環的冷卻液是通過散熱器的。
汽車發動機冷卻系統工作原理就介紹到這兒了,汽車中的發動機在適當的高溫狀態下運行狀況最好。如果發動機變冷,就會加快組件的磨損,從而使發動機效率降低并且排放出更多污染物。因此,冷卻系統的另一重要作用是使發動機盡快升溫,并使其保持恒溫。