Повітряний теплообмінник для гідравлічної системи
Гідравлічні системи в сучасному обладнанні та механізмах займають важливе місце, однією з причин цього являється їх високий ККД, компактність, легка передача енергії. Водночас, при роботі гідравлічного обладнання виникають теплові втрати енергії. Зазвичай, у гідросистемі тепло відводиться природним способом, але коли цього недостатньо, використовуються теплообмінники.
Роль повітряного теплообмінника
Повітряний теплообмінник- це елемент схеми гідросистеми, який за рахунок руху повітря від роботи вентилятора забезпечує теплообмін радіатора теплообмінника з навколишнім середовищем та охолоджує робочу рідину. Повітряний теплообмінник як компонент обладнання відіграє важливу роль у системах охолодження, є найрозповсюдженішим елементом активного охолодження гідросистем та механізмів.
Значення охолодження масла в технологічних процесах та промисловості.
У технологічних процесах, механізмах та промисловості охолодження масла має вагоме значення, так як при перевищенні максимальної робочої температури для даного типу масла, воно набагато швидше втрачає свої властивості (в’язкість, змащувальні властивості тощо) та зменшується ресурс його роботи, інших компонентів та обладнання.
Призначення та принцип дії повітряного теплообмінника
Повітряний теплообмінник складається з одного або декількох радіаторів, електродвигуна (або гідромотора) та вентилятора, зібраних в одному металевому корпусі. Також повітряний маслоохолоджувач комплектується в окремих випадках запобіжним клапаном, який захищає корпус радіатора від перевантажень та існують опції в комплектації з масляним фільтром.
Здатність передачі тепла між охолоджувачем та навколишнім середовищем залежить від різниці температур між ними. Чим більша різниця температур між радіатором повітряного теплообмінника та навколишнім середовищем, тим більше теплообмін та продуктивність самого маслоохолоджувача.
Мал.1. Зображення на гідравлічній схемі повітряного теплообмінника з приводним електродвигуном та запобіжним клапаном.
Основні етапи роботи повітряного теплообмінника
Повітряний теплообмінник встановлюється в основному в зливній лінії гідросистеми, або в гідролініях окремих насосних агрегатів на баку маслостанції, у поєднанні з системами фільтрації. При експлуатації теплообмінника гаряче масло подається до вхідного отвору та проходить через труби радіатора до вихідного отвору, при цьому відбувається теплообмін рідини з трубами та ребрами радіатора. Холодне повітря, яке за допомогою вентилятора проходить крізь корпус радіатора, відводить тепло на зовні. Таким чином, робоча рідина на виході з теплообмінника зменшує власну температуру.
Мал.2. Основні елементи конструкції повітряного теплообмінника
Механізм теплообміну в повітряному теплообміннику
Конвекція в повітряному теплообміннику залежить від матеріалу та конструкції радіатору, його розмірів, об’єму повітря, який проходить крізь корпус радіатора. Важливим фактором роботи повітряного теплообмінника в приміщенні є розташування цього компонента в місці з найвищим показником циркуляції повітря, для більш ефективної роботи його та обладнання.
Теплове випромінювання маслоохолоджувача залежить від таких характеристик, як температура охолоджувального масла та площа джерела випромінювання.
Також теплообмін залежить від параметрів в’язкості масла, швидкості потоку та форми стінки труби радіатора.
Ефективність та важливість охолодження масла у промислових процесах
1. Збереження оптимальної температури роботи обладнання. При експлуатації гідросистем важливо дотримуватися температурних режимів робочої рідини, в гідравлічних масляних системах це зазвичай діапазон від 10 до 50/70 градусів Цельсія. Оптимальна температура приблизно 40 градусів. Найбільше нагрівання рідини при роботі гідросистем часто відбувається в насосі гідросистеми, у результаті його зношення, за рахунок внутрішніх витоків, збільшення зазорів. Також перевищення температури в гідросистемі можливе при невірному проектуванні, помилковому розрахунку теплового балансу.
2. Запобігання перегріву та зниження зносу обладнання. Для запобігання перегріву робочої рідини в гідросистемі потрібно слідкувати за її температурою та вчасно на це реагувати. Постійне перевищення температури масла призводить до швидкого його окислення, погіршення змащувальних властивостей, тощо, що може призвести до виходу з ладу коштовних елементів гідросистеми та простою обладнання. Також важливо своєчасно змінювати робочу рідину та дотримуватись інструкцій виробника щодо використання відповідної марки гідравлічного масла.
Забезпечення надійності та тривалого функціонування обладнання відбувається за рахунок вчасної діагностики причини перегріву гідросистеми, правильного проектування та підбору гідравлічних компонентів. Високопрофесійна діагностика, правильне й точне розрахування, підбір елементів гідросистеми та повітряних теплообмінників допоможуть спеціалісти компанії «СКР-Гідравлік».
Застосування повітряних теплообмінників у різних галузях
Однією з найбільших розповсюджень повітряні теплообмінники отримали при використанні в таких галузях, як нафто- та газовидобування і переробка, металургія та хімічна промисловість. У багатьох металообробних верстатах, де присутня інтенсивна безперервна робота гідросистем повітряний теплообмінник є одним з найважливіших компонентів. Повітряний маслоохолоджувач використовується в промисловості для охолодження масла в компресорних установках.
В енергетиці повітряні теплообмінники отримали розповсюдження в системах гідравлічних турбін, гідрогенераторах, трансформаторах, використовуються для охолодження масла в гідросистемах теплових електростанцій, вітрових та сонячних ферм.
В автомобільній промисловості повітряні маслоохолоджувачі грають дуже важливу роль, присутні в багатьох гідросистемах, особливо в будівельній, комунальній, гірничо-видобувній автотехніці. Одна з причин- це обмеження по габаритам гідроагрегату, що не дає достатньої можливості встановлювати необхідний за розмірами гідробак, який забезпечує природне охолодження. Також повітряні теплообмінники використовуються для охолодження моторних масел у двигунах автотехніки, де недостатньо природньої конвекції.
Перспектива використання повітряного теплообмінника
Значення та ефективність роботи повітряного теплообмінника для охолодження робочої рідини неможливо переоцінити, він відіграє важливу роль у надійності експлуатації та стабільності роботи багатьох гідросистем та механізмів, забезпечує збільшення ресурсу роботи масла, гідроапаратів та інших механізмів обладнання.
Перспективою розвитку в галузі систем охолождення є вдосконалення схем, конструкцій теплообмінних апаратів, автоматизація її роботи, своєчасна діагностика температурних показників та характеристик обладнання за рахунок використання додаткових датчиків температури, інших високоточних компонентів, електронного обладнання та відповідного сучасного програмного забезпечення.