Способы управления режимом работы теплообменника гидравлического привода

20.09.2021 / Это интересно 46
Способы управления режимом работы теплообменника гидравлического привода

Для обеспечения требуемого температурного режима работы гидравлической системы, необходимо грамотно выбрать конструктивную схему системы охлаждения, характеристики и принцип действия охлаждающего устройства, и, что не менее важно, способ управления режимом её работы. В гидравлических приводах наиболее часто применяются поверхностные теплообменные аппараты, в которых передача тепла происходит через теплообменные поверхности разных конструкций (пластин, прямых и витых труб и т.д.).

Поверхностные теплообменные аппараты различают по конструкции:

  • пластинчатые теплообменники (рис.1)
  • кожухотрубчатые теплообменники (рис.2)
  • спиральные теплообменники (рис.3)
  • теплообменники типа труба в трубе (рис.4)


Рисунок 1. – Пластинчатый теплообменник:

1 - неподвижная плита, 2 - подвижная плита, 3 - вертикальная стойка,
4 - верхняя штанга, 5 - нижняя штанга, 6 - крепёжный винт, 7 - стяжной винт, 8 - болт,
9 -п штуцер.



Рисунок 2 - Кожухотрубчатый теплообменник:

 
1 - кожух, 2 - крышки, 3 - теплообменные трубки,4 - трубная решётка, 5 – фланцы,6 – соединительное кольцо с шпильками,7 – прокладка, 8 – крепёж.




Рисунок 3 - Спиральный теплообменник.




Рисунок 4 - Теплообменник типа «труба в трубе» в сборе.

 

Теплообменные аппараты также различают: по принципу действия - поверхностные и смесительные, по назначению – холодильники, подогреватели, конденсаторы, испарители, по направлению движения теплоносителей- прямоточные, противоточные, перекрёстного типа, по типу охладителя – воздушные, жидкостные, смешанного типа.

Вне зависимости от типа теплообменного аппарата, его главной функцией является поддержание определённого температурного режима рабочей жидкости системы. Относительно гидравлических приводов это относится к поддержанию температуры гидравлической рабочей жидкости в заданном диапазоне температур. Это можно осуществить следующим образом:

  1. Регулированием расхода рабочей жидкости.
  2. Регулированием расхода охлаждающего теплоносителя.
  3. Регулированием температуры охлаждающего теплоносителя.
  4. Изменением площади поверхности контакта между рабочей жидкостью и охлаждающим теплоносителем.

На процесс теплопередачи между рабочей жидкостью и теплоносителем также влияет площадь поверхности контакта между ними. Однако, для изменения величины этой площади, как правило, требуется изменение конструкции теплообменного аппарата, что трудно выполнимо.

Для теплообменников типа кожухотрубчатые или труба в трубе, изменение расхода охлаждающего теплоносителя (жидкости или пара) реализуется путём изменения степени открытия заслонки, регулирующей подачу теплоносителя. В теплообменниках воздушного охлаждения величину теплообмена изменяют за счёт изменения скорости вращения вентилятора или вентиляторов (в том числе и путём полной остановки одного или нескольких), изменения угла наклона (угла атаки) лопастей вентиляторов. 

Также применяют метод увлажнения набегающего потока воздуха, его рециркуляции и дренирования. Кроме этого используют устройства дросселирования воздуха, которые, например, реализованы жалюзийными механизмами.

При рециркуляции и дренировании воздуха, а также при применении жалюзийных устройств значительная часть энергии, затрачиваемой на работу теплообменника, не используется, что экономически не выгодно. Однако ввиду простоты конструкции эти системы получили широкое распространение, как, например, системы с управляемыми жалюзийными устройствами.

Для изменения скорости вращения лопастей вентиляторов используются регулируемые электродвигатели и гидромоторы. Имеют широкое применение механические или гидравлические муфты, замыкающие привод вентилятора при заданных значениях температуры. Углы наклона лопастей воздушных вентиляторов могут  регулироваться вручную во время его остановки, либо с применением механизмов ручной или электрической регулировки. Стоит отметить, что эти способы реализуются сложной конструкцией механизма и широкого применения не получили.

В качестве примера применения воздушного теплообменника на рис.5 изображена компоновочная схема агрегатов гидравлической системы тяговой лебёдки, которая оснащена воздушным теплообменником, управляемым логической электросхемой, обеспечивающей поддержание температуры рабочей жидкости гидросистемы привода лебёдки в заданном диапазоне.


Рисунок 5 - Агрегаты тяговой лебёдки с гидравлическим приводом.

В гидравлических системах для мобильной техники, разрабатываемых специалистами ООО «Современные технологии гидравликов», применяется система автоматического регулирования релейного типа (включено/выключено) теплообменника воздушного охлаждения. Процесс регулирования осуществляется с помощью термостата (рис. 6). Кроме этого в контуре теплообменника предусмотрена магистраль «BY-PASS», которая увеличивает скорость нагрева гидравлической жидкости при холодном запуске гидравлической системы и обеспечивает функцию защиты радиатора теплообменника от превышения давления. Характеристика термостата имеет ярко выраженный гистерезис, величиной около 15 oC. Вследствие этого температура включения вентилятора превышает температуру его выключения на эту величину, поддерживая рабочую жидкость в требуемом диапазоне температур и исключая. Преимуществами такой системы является высокая надежность, небольшие габариты, автоматический режим работы.


Рисунок 6 - Теплообменник CST60 с термостатом и линией «BY-PASS».


Для измерения температуры рабочей жидкости гидравлического привода применяют жидкостные термометры, термометры сопротивления, термоиндикаторы, термопары, тепловизорную аппаратуру и т. д.
От температурного режима рабочей жидкости гидравлической системы зависит её функциональность, долговечность и КПД. Эксплуатируя гидравлическую систему необходимо иметь в виду, что даже краткосрочное значительное превышение или понижение температурного режима рабочей жидкости может привести к выходу из строя важных узлов системы. Именно поэтому необходимо уделить должное внимание системе контроля температуры рабочей жидкости гидравлической системы.

Автор статьи: инженер-конструктор I категории Бибко Д.В.
Редактор к.т.н. Артюшин Ю.В.

Смотрите также:

Назад в категорию
Отправить ссылку
Ссылка скопирована