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热交换器简介:工作原理、应用与发展

更新时间:2025-01-09 工作计划 版权反馈
【摘要】:为控制油液温度,油箱常配有冷却器和加热器,统称热交换器。工作时,冷却水从管内通过,高温油液从壳体内管间流过,实现热交换。其加热部分全部浸入油中,严防因油液的蒸发导致油面降低使加热部分露出油面。单个加热器的功率不宜过大,以免其周围油液过度受热而变质,建议尽可能用多个电加热器的组合形式,以便于分级加热。值得注意的是,高温介质的温度不得超过120 ℃,并且被加热的油液应有足够的流速,以免油液被烧焦。

液压系统中,油液的工作温度一般在40~60 ℃为宜,最高不高于60 ℃,最低不低于15 ℃。温度过高,将使油液迅速氧化变质,同时使液压泵的容积效率下降(泄漏增加);温度过低,则易造成液压泵吸油困难。为控制油液温度,油箱常配有冷却器和加热器,统称热交换器。

(1)冷却器

冷却器除了可通过管道散热面积直接吸收油液中的热量外,还可使油液流动出现紊流时通过破坏边界层来增加油液的传热系数。对冷却器的基本要求是:在保证散热面积足够大、散热效率高和压力损失小的前提下,应结构紧凑、坚固、体积小、质量小,最好有油温自动控制装置,以保证油温控制的准确性。冷却器根据冷却介质的不同,可分为水冷式和风冷式。

1)水冷式冷却器

水冷式冷却器的主要形式为多管式、板式和翅片式。

多管式冷却器的典型结构如图5.26 所示。工作时,冷却水从管内通过,高温油液从壳体内管间流过,实现热交换。为提高散热效果,用隔板将铜管分成两部分,冷却水流经一部分铜管后再流经另一部分铜管。冷却器内还安装有挡板,挡板与铜管垂直放置。因采用强制对流(油液与冷却水同时反向流动)方式,故这种冷却器传热效率高,冷却效果好。

图5.26 多管式冷却器

1—外壳;2—挡板;3—铜管;4—隔板

如图5.27 所示为翅片式冷却器。为增强油液的传热效果和散热面积,油管的外面加装有横向或纵向的散热翅片(厚度为0.2~0.3 mm 的铝片或铜片)。由于带有翅片式的冷却器散热面积是油管散热面积的8~10 倍,因此,翅片式冷却器不仅冷却效果好,而且体积小、质量小。

图5.27 翅片式冷却器

1—水管;2—油管;3—翅片

2)风冷式冷却器

风冷式冷却器多采用自然通风冷却。常用的风冷式冷却器有翅管式和翅片式两大类。(www.xing528.com)

翅管式风冷冷却器的油管外壁绕焊有铝或铜的翅片,其传热系数比油管提高2 倍以上;翅片式风冷冷却器的结构原理与翅片式水冷冷却器(见图5.27)相似。若采用强制通风冷却,冷却效果会更好。

(2)加热器

油箱的温度过低( <10 ℃)时,因油液黏度较高,不利于液压泵吸油和启动,因此,需要加热将油液温度提高到15 ℃以上。

液压系统油液预加热的方法主要有以下3 种:

1)利用流体阻力损失加热

一般先启动一台泵,让其全部油液在高压下经溢流阀流回油箱,泵的驱动功率完全转化为热能,使油温升高。

2)利用电加热器加热

电加热器有定型产品可选用,一般水平安装在油箱内,如图5.28 所示。其加热部分全部浸入油中,严防因油液的蒸发导致油面降低使加热部分露出油面。安装位置应使油箱中的油液自然对流。因电加热器使用方便,易于自动控制温度,故应用较广泛。另外,由于油液电加热器一般性能较稳定,不易出现故障;当出现故障时,直接更换电加热器就可以了。

采用电加热器加热时,可根据计算所需功率选用电加热器的型号。单个加热器的功率不宜过大,以免其周围油液过度受热而变质,建议尽可能用多个电加热器的组合形式,以便于分级加热。同时,要注意电加热器长度的选取,以保证水平安装在油箱内。

3)采用蛇形管蒸汽加热

设置一独立的循环回路,油液流经蛇形管经蒸汽加热。值得注意的是,高温介质的温度不得超过120 ℃,并且被加热的油液应有足够的流速,以免油液被烧焦。

图5.28 电加热器

1—油箱;2—电加热器

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