Как известно, в гидроприводе теплообменники применяются для охлаждения рабочей жидкости системы. Но не всегда понятно, когда это устройство необходимо, а когда в нём необходимость отсутствует. Как правильно подобрать теплообменник и какой температурный режим он должен обеспечить? На эти и некоторые другие вопросы постараемся ответить в этой статье. Рассматриваться будут только теплообменники с воздушным охлаждением рабочей жидкости, пример которого приведён на рис. 1.
Преимуществами такой конструкции являются: надёжность, длительный срок службы, отсутствие потребности предварительной подготовки теплоносителей, возможность работы в широком диапазоне температур окружающего воздуха, высокая стойкость к неблагоприятным факторам окружающей среды (влажность, запылённость).
Рис 1. Теплообменник CSL05.
Причинами нагрева рабочей жидкости являются потери энергии при работе гидравлических узлов системы: насоса, мотора, распределителей, клапанов, а также воздействие со стороны окружающей среды: солнечная радиация, тепло от соседних устройств и механизмов (например прокатный стан, система подогрева битума в гидроприводе битумного насоса или же ДВС в системе гидропривода вентилятора). Особенности конструкции гидравлической системы также могут существенно определять уровень тепловыделения, например КПД и качество настройки агрегатов, геометрия и размеры сечения гидролиний.
Тепловая энергия, воспринимаемая рабочей жидкостью гидропривода, может быть отведена в окружающий воздух при естественном охлаждении, которое в первую очередь зависит от разницы температур между окружающим воздухом и рабочей жидкостью гидропривода, наличия и скорости ветрового потока в окружающей среде, площади внешних поверхностей системы. Как правило, самым «охлаждающим» элементом системы в режиме естественного охлаждения (помимо металлических трубопроводов), является гидравлический бак. Удачным расположением и формой бака можно значительно увеличить теплоотдачу этой системы, а соответственно снизить нагрев рабочей жидкости в процессе работы.
Несмотря на многообразие применяемых в гидравлических системах рабочих жидкостей, большинство из них имеют оптимальную рабочую температуру в пределах 50 °C, а максимальную около 90 °С. Превышение оптимальной температуры рабочей жидкости может приводить к снижению рабочих характеристик системы, повышенному износу её элементов (в крайних случаях выхода их из строя), снижению качества рабочей жидкости, что в свою очередь приводит к меньшему сроку службы как рабочей жидкости так и элементов системы, а значит и более частой их замене и/или ремонтам. Также стоит обратить внимание на температурные рекомендации для применяемых в гидравлическом приводе резиновых и пластиковых изделий, так как они могут начинать разрушаться уже при температуре 90 °С.
Таким образом, если за время рабочего процесса рабочая жидкость нагревается выше значений, оптимальных для данного масла и иных элементов гидравлической системы, то рекомендуется применять дополнительные охлаждающие устройства, например теплообменники. Теплообменники не устанавливаются, если гидравлический привод работает кратковременно при этом длительность перерыва в работе достаточна для снижения температуры масла, как например гидравлический привод самосвала.
Для предварительной оценки тепловой мощности необходимого теплообменника можно руководствоваться оценкой тепловыделения в гидроприводе как произведения КПД системы на мощность на входе в гидропривод (на валу гидравлического насоса). Например, для системы с мощностью 100 кВт и КПД 85%, необходим теплообменник, способный рассеять 15 кВт тепла. Более точный расчёт обязательно должен учитывать режимы работы гидропривода (длительность срабатывания предохранительных клапанов, режимы торможения внешней нагрузки) и условия окружающей среды (высота над уровнем моря, влажность воздуха, уровень солнечной радиации).
Также при выборе теплообменника необходимо обратить внимание на направление воздушного потока, который может быть направлен как в сторону решётки радиатора теплообменника, так и от неё, и выбирается исходя из конструктивных особенностей гидравлического привода и окружающей его системы, а также степени загрязнённости окружающего воздуха.
Устоявшаяся конструкция теплообменников включает в себя следующие элементы (рис. 2):
Рис 2. Теплообменник CSLV3, вид с разнесёнными частями.
Поз. 1 – корпус теплообменника. Включает в себя систему направляющих жидкость каналов, обеспечивающих максимально эффективное её охлаждение с учётом заданных габаритных размеров. Радиаторы могут оснащаться клапанами «BY-PASS», предотвращающих критическое повышение давления в моменты, когда масло холодное и имеет высокую вязкость, а также при пиковых значениях расхода масла через теплообменник.
Поз. 2 – кожух. Предназначен для крепления вентилятора и обеспечивает относительно герметичное пространство для эффективного нагнетания воздуха.
Поз. 3 – электрический вентилятор с разъёмом питания на проводе. Устанавливается с соответствующим сети напряжением питания.
Поз. 4 – термореле. Управляет включением и выключением вентилятора. С целью корректной работы, температура включения вентилятора превышает температуру выключения на несколько градусов (как правило разница составляет 11 °C).
Поз. 5 – монтажные кронштейны.
В зависимости от требуемых параметров по охлаждению рабочей жидкости гидравлических систем, мы можем предложить широкую линейку теплообменников разнообразных габаритных и мощностных характеристик. Система маркировки теплообменников приведена на примере теплообменника CSLV4.24.A.40.BPV (Рис.3).
Рис. 3. Маркировка теплообменников.
Статью подготовил инженер-конструктор "Группа Гидравликовъ"
Бибко Дмитрий Владимирович
e-mail: bibko@gidravlikov.ru
Тел.: 8 (495) 505-63-23, доб.124
Редакция статьи:
Главный инженер
Пономарев Владимир Викторович
Компания благодарит партнёров за предоставленные фотографии.
Выберите теплообменник в нашем интернет-магазине
