保持油冷却是一个热话题

鉴于液压系统中存在过多过热的风险(例如,流体分解,系统组件磨损增加,密封件和轴承损坏等),通常需要考虑有效的热交换器。较小的工作温度较低的液压系统可能可以依靠自然对流,但是当自然对流无法提供足够的冷却时,则必须安装热交换器。当需要特定的油温来稳定液压油粘度时,或者当设备存在热油问题(例如,密封寿命缩短或经常发生油故障)时,您也可以假定需要热交换器。

无论您是使用移动液压系统还是工业液压系统,热流体都是一个问题。任何设备中尺寸合适的热交换器都可以节省时间,金钱和维修麻烦。

选择合适的热交换器

那么,如何确定哪种热交换器最适合特定应用?与大多数设计挑战一样,答案是“取决于情况”。

有很多因素需要考虑,换热器种类繁多,每种换热器都有一定的优势。换热器的选择通常直接关系到要冷却的系统的类型。这意味着您必须考虑诸如热负荷,可用空间,环境条件,电源,噪声,运营成本等重要参数。

准确定义液压冷却需求可能会造成混乱,因为实际发热量通常会随着机器经过不同的周期而变化,并且因为环境温度或其他环境因素会影响系统发热量。在考虑热交换器的应用和尺寸时,必须使用液压油的理想工作温度以及达到该温度所需的时间。

无论是新设计还是翻新,都很难在没有发现挑战并进行所有计算的情况下选择合适的热交换器。幸运的是,大多数热交换器制造商都提供软件来帮助您确定最适合每种应用的软件。例如,派克汉尼fin提供在线尺寸计算器和其他互动资源,您可以在其中插入规格以更好地了解水油冷却器或空气油冷却器的确切需求。

与制造商合作选择热交换器时,您需要提供以下信息:

△热负荷(BTU /小时)

△以gpm为单位的油流量

△最高要求油温

△运行期间的最高环境温度

△可能影响系统的环境污染物

△最大允许压降

如果热交换器是水冷的,则还需要知道冷却水的入口温度和流量。大多数制造商的文献都包括示例,步骤和简化的公式,以帮助正确确定热交换器的尺寸。

定义了热负荷参数和其他关键影响因素后,决策过程的下一步包括选择风冷或水冷热交换器。

风冷热交换器

如果没有可用的水源,或者选择通过周围的空气从机油中除去热量,则可以使用空气机油冷却器来对流热量。热油穿过这些换热器的管道,而湍流器有助于破坏层流,从而促进从流体到管道壁的有效传热。管金属还具有高导热率。

1.空气油冷却器利用周围的空气排出过多的热量。特殊设计的散热片可促进湍流气流,从而提高传热能力。

空气油冷却器中使用的磁芯有两种类型的结构。管翅式结构由圆形或椭圆形的管子和一系列外部翅片组成。这种设计重量轻,压降低。这些管子通常是用铝焊接而成,并且壁薄,因此更容易受到极端压力和应用中可能遇到的外部碎屑的损坏。

板式结构的特点是紧凑高效。与管翅式设备相比,它每立方英寸提供更多的冷却。基本结构包括由平板隔开的翅片室,这些翅片室将流体引导通过交替的冷热通道。这种设计形成了一种蜂窝结构,该蜂窝结构具有很高的抗振动和抗冲击能力。磁芯通常由铝制成,但是无论构造材料如何,磁芯都是在受控气氛或高真空下进行炉钎焊的。

2.直板式热交换器由翅片室组成,这些翅片室由平板分隔开,这些平板将流体引导通过交替的冷热通道。热量通过散热片在通道中,通过隔板传递,并再次通过散热片传递到冷流体中。

使用直板式的另一个原因是,设计的灵活性比直管式的要大得多。通过改变散热片的类型,高度和密度,可以轻松改变散热片的通道尺寸。可以定制棒板式换热器的尺寸以适合特定的信封。热交换器制造商根据应用要求提供许多不同的电动机配置,电压和排量。移动设备使用液压驱动或直流电风扇电动机。工业设备和HPU具有连接到风扇的交流电动机,并通过冷却器芯吸入空气。

水冷式换热器

当选择通过第二种流体(通常是水)从油中除去热量时,可使用水油冷却器。管壳式换热器已经成为该行业的主要支柱,已有50多年的历史了。然而,近来,已经开发出新的设计以提高效率并在较小的外壳中提供等效的传热表面,同时降低成本。

壳管式热交换器有一个带法兰的外壳,外壳上的端盖适当地密封在外壳的两端。外壳内的管道的精确样式沿外壳的长度延伸,并终止于端板。管端固定在端板上,端板密封外壳的每个端部。冷水在管内流动,而热液压油则在壳体内的管周围流动。这些管子穿过许多挡板,这些挡板提供了结构上的刚性,并产生了迷宫,热流体必须流过该迷宫。这种模式通过迫使热流体垂直于管道流动并促进层流来增强热传递。

高效的管壳设计在管的外侧增加了许多散热片。这些散热片提供了更大的表面积并改善了热传递系数,从而在标准管壳结构上减小了热交换器的尺寸。但是,由于内部传热表面积增加,压降高于旧版本。

较新的设计

另一种较新的热交换器设计是铜板式。使用钎焊板式换热器(图3)时,传热表面由一系列不锈钢板组成,每块不锈钢板上都印有波纹状图案,旨在兼具高强度,高效率和耐污垢性。板的数量和设计根据所需的传热能力而变化。这些板与每个板之间的铜或镍薄板堆叠在一起。板组,端板和连接件在真空炉中钎焊,以将板在边缘和所有接触点固定在一起。入口和出口连接有多种不同的样式。

3.钎焊板式热交换器结构紧凑,坚固耐用,并具有很高的传热能力。钎焊板式换热器容纳的液体量是热可比的壳管式对应物的八分之一。钎焊板设计的不锈钢结构可实现高达20 ft / sec的流速。这些更高的速度,加上湍流,提供的传热速率是管壳式换热器的三到五倍。较高的传热速率意味着给定容量所需的面积较小。

如果将空间和尺寸作为设计考虑因素,那么钎焊板式热交换器可能是最好的选择。测试表明,铜焊板设计可以处理直径约1毫米的颗粒而没有问题(如果遇到较大的颗粒,则应使用过滤器或过滤器)。由于其结构,这些热交换器必须通过化学方式而不是机械方式进行清洁。

简化选择

考虑到涉及的许多变量,对于某些工程师来说,在决定系统性能和实际需要多少热传递之后才推迟对热交换器规格的决策并不罕见。