Определение размера и выбор теплообменники для гидропривода для охлаждения мобильной гидравлической системы представляет некоторые реальные проблемы. Во-первых, необходимо дать точную оценку того, сколько тепла будет генерировать система. Затем необходимо учитывать изменяющиеся условия нагрузки, температуры окружающей среды и изменения, которые могут происходить с течением времени.
Стоит ли удвоить размер масляного радиатора, чтобы гидравлическая система остыла? Будет ли лучшим выбором использовать теплообменник меньшего размера, изготовленный из высококачественных материалов, который может увеличить рассеивание тепла? Где равновесие между размером и эффективностью?
Даже после тщательного расчета тепловой нагрузки системы и получения цифр, в которых вы уверены, непредвиденные факторы могут появиться во время разработки. Например, моторные отсеки могут быть меньше, чем ожидалось, и поток свежего воздуха может быть ограничен.
Производители двигателей предоставляют спецификации для отвода тепла, и большинство теплообменников для гидропривода будут приспосабливаться к тому, чтобы обеспечить достаточную подушку, превышающую эти спецификации.
Важность удаления тепла
Хорошее общее правило для мобильной гидравлической системы заключается в том, что треть потребляемой мощности необходимо будет отводить в виде тепла. Например, гидравлическая система, приводимая в движение двигателем мощностью 75 л.с., будет выделять около 25 л.с. тепла, которое необходимо удалить. Многие промышленные гидравлические системы могут отводить тепло через резервуар. Большой резервуар обеспечивает большие площади поверхности для передачи тепла от гидравлической жидкости во внешнюю среду. Однако резервуары в мобильных гидравлических системах обычно сделаны настолько малыми, насколько это практически возможно, и часто расположены там, где существует небольшая возможность для передачи тепла. Мобильное оборудование представляет особые проблемы для отвода тепла от гидравлических систем.
Теплообменники для гидропривода часто размещаются в труднодоступных местах с ограниченным пространством. Без достаточного охлаждения для гидравлической системы гидравлическое масло будет перегреваться, что приведет к его быстрому разложению. Наличие высокотемпературного выключателя может помочь защитить систему от чрезмерного перегрева. Однако отключение гидравлической системы делает оборудование непригодным для использования до тех пор, пока окружающий воздух не охладит жидкость до температуры ниже температуры отключения выключателя. Мало того, что это время простоя недопустимо в большинстве случаев, система, вероятно, будет работать при повышенных температурах жидкости большую часть времени. Опять же, это вызовет проблемы, быстро ухудшающие гидравлическую жидкость.
Варианты теплообменников для гидропривода
Решение, таким образом, заключается во включении теплообменника для гидропривода в гидравлическую систему. Теплообменник направляет гидравлическое масло через узкие проходы с большими площадями поверхности, которые передают тепло от гидравлического масла жидкости (обычно воздуху или воде), которая отводит тепло. Поэтому первый вопрос при выборе теплообменника заключается в том, использовать ли водяное охлаждение или воздух. Промышленные гидравлические системы часто используют теплообменники с водяным охлаждением. Вода очень эффективна при передаче тепла, но редко является реалистичным вариантом для мобильного оборудования. Это связано с тем, что охлаждающая жидкость двигателя обычно работает при температуре 180 ° F или выше, что превышает максимальную температуру, рекомендованную для большинства гидравлических жидкостей. Даже если жидкость может выдерживать высокие температуры в течение длительных периодов времени, разница температур между гидравлической жидкостью и водой будет недостаточной для обеспечения значительного охлаждения. Так что соскреби воду. Это оставляет нас с воздухо-масляными теплообменниками. Вы не можете полагаться только на окружающий воздух, чтобы обеспечить достаточный теплообмен для охлаждения гидравлического масла в теплообменнике. Вместо этого необходим вентилятор для нагнетания окружающего воздуха через теплообменник. Тем не менее, температура воздуха может значительно варьироваться в зависимости от мобильного оборудования. Одна машина может работать при температурах ниже нуля в большинстве случаев, а в других случаях при температурах, превышающих 100 ° F. Нагрузки также могут варьироваться в широких пределах, поскольку оборудование может требовать небольшого охлаждения при работе в режиме ожидания в течение длительных периодов времени. Однако эта же машина может потребовать максимального охлаждения при работе с полной нагрузкой. Это означает, что теплообменник воздух-масло следует выбирать так, чтобы обеспечить максимальный поток воздуха для самых тяжелых условий эксплуатации, но при этом работать более эффективно, обеспечивая меньший поток воздуха, когда гидравлическая система требует меньшего охлаждения.
Традиционным методом перемещения воздуха через теплообменник для гидропривода было использование вентилятора с приводом от двигателя. Однако вентиляторы с приводом от двигателя доказали, что они обеспечивают более эффективное и более энергосберегающее охлаждение, чем вентилятор, работающий на частоте вращения двигателя. Вентилятор работает на полной скорости, когда требуется максимальное охлаждение, и работает на более низких скоростях - или не работает вообще - когда требуется меньшее охлаждение. Они могут даже вращаться в запасе, чтобы помочь очистить теплообменник путем выдувания мусора.
Теплообменники для гидропривода имеют охлаждающую жидкость. Если вы выберете огромный кулер и пропустите через него минимальное количество жидкости, система не будет работать эффективно. Кроме того, вы потратили больше денег, когда меньший, менее дорогой кулер был бы более эффективным. С другой стороны, если вы попытаетесь протолкнуть слишком много жидкости через меньший кулер, вы достигнете точки, в которой система будет насыщена и не сможет отводить больше тепла. Это увеличит перепад давления и создаст еще больше тепла, что только усугубит проблему.
Гидравлический или электрический? Вы можете использовать гидравлическое масло для питания гидравлического двигателя и вращения вентилятора. Если гидравлический поток легкодоступен или система обеспечивает достаточную дополнительную мощность для создания этого потока, не мешая работе машины, это может быть отличным вариантом.
Эффективность гидравлического двигателя следует рассматривать в сравнении с другими вариантами, например, с электрическим двигателем. Преимущество гидравлики состоит в том, что поток и давление, необходимые для выработки необходимой мощности (скорости вращения вентилятора) в этих системах охлаждения, уже доступны на машине. Теплообменники воздух-масло используют вентилятор для подачи холодного воздуха между деталями, которые передают тепло от гидравлического масла в трубах холодному воздуху.
