Hướng dẫn chọn kích thước két làm mát dầu thủy lực

Hiện tượng quá nhiệt sẽ giết chết hệ thống thủy lực. Đó là lý do tại sao các két làm mát dầu thủy lực được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Chúng loại bỏ nhiệt dư thừa tạo ra bởi tổn thất năng lượng trong một hệ thống thủy lực, cũng như từ các nguồn bên ngoài như: Động cơ, lò nung, và thậm chí cả môi trường xung quanh.

Trong thực tế, các két làm mát này thường cần thiết cho việc thiết kế một hệ thống thủy lực với nhiệt độ tối ưu nhằm giữ cho nhiệt độ dầu trong một phạm vi hạn chế, đây là điều kiện tiên quyết cơ bản để đảm bảo cho hệ thống hoạt động hiệu quả và giảm thiểu chi phí. Các lợi ích mang lại khi chọn đúng kích thước két làm mát cho một hệ thống thủy lực bao gồm:

- Duy trì nhiệt độ đảm bảo cho dầu nhớt theo như khuyến cáo của nhà sản xuất, đảm bảo các thành phần cơ khí được bôi trơn đúng cách và các thiết bị thủy lực chạy ở hiệu suất cao nhất. Nếu gia tăng nhiệt độ dầu vượt quá giới hạn cho phép có thể làm giảm tuổi thọ của một hệ thống do bôi trơn kém, rò rỉ nội bộ cao hơn, nguy cơ tạo bọt cao, và các thành phần dễ bị hư hỏng.
- Giảm nhiệt độ xuống cũng giúp đảm bảo thời gian làm việc của dầu và các thành phần khác kéo dài hơn. Nhiệt quá cao có thể làm giảm chất lượng dầu thủy lực, tạo lớp vecni có hại trên bề mặt các thiết bị, làm hỏng cao su và seal làm kín.
- Hoạt động trong phạm vi nhiệt độ khuyến cáo làm tăng tuổi thọ của hệ thống thủy lực, nâng cao năng suất thiết bị.
- Cuối cùng, với thời gian hoạt động máy và tắt máy ít hơn, nó làm giảm chi phí dịch vụ và sửa chữa.

Xem xét những lợi ích của việc sử dụng két làm mát dầu thủy lực mang lại, rõ ràng rằng lựa chọn kích thước thiết bị làm mát phù hợp và chính xác đó là một mối quan tâm tối quan trọng cho các kỹ sư thiết kế. Kích thước két dầu quá lớn không phải là tốt cho hệ thống, bằng cách giảm nhiệt độ dầu dưới mức đề nghị và làm tăng chi phí cao hơn cần thiết. Dưới đây là một số lời khuyên về việc lựa chọn loại và kích thước của két mát dầu cho một ứng dụng cụ thể.

Tùy chọn Két làm mát

Có nhiều loại môi chất sử dụng trong két làm mát dầu của hệ thống thủy lực, nhưng làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước là phổ biến nhất.

Hệ thống làm mát bằng khí thì dầu được giải nhiệt bằng dòng không khí cưỡng bức. Đây là phương pháp làm mát hoạt động bằng cách buộc không khí lạnh hơn giải nhiệt cho chất lỏng nóng bên trong ống hoặc lõi của một bộ trao đổi nhiệt. Chi phí vận hành thấp và bảo trì đơn giản là lợi ích hấp dẫn của hệ thống làm mát bằng khôn khí. Phương pháp này cũng loại bỏ các vấn đề về nước ô nhiễm và giảm thiểu ăn mòn. Ngoài ra, nhiệt sinh ra từ hệ thống làm mát bằng gió có thể được sử dụng cho các mục đích khác.

Mặt khác, chi phí hoàn vốn của một hệ thống làm mát bằng không khí vượt quá một đơn vị làm mát bằng nước. Bộ làm mát bằng khí cũng lớn hơn và tạo ra nhiều tiếng ồn, vì vậy nó có thể làm suy giảm môi trường làm việc. Hơn thế nữa, những yêu cầu về làm mát thông gió và không khí sạch ở khu vực đặt trạm thủy lực, và các thay đổi ở nhiệt độ môi trường rất có thể ảnh hưởng đến khả năng làm mát - làm cho hoạt động của két làm khí kém ổn định hơn và khó để duy trì.

Hệ thống làm mát bằng nước sử dụng nước lạnh để loại bỏ nhiệt dư, với các chất lỏng nóng và lạnh được phân cách bởi các vách ngăn hoặc kiểu ống lồng ống, ống chùm. So với hệ thống làm mát bằng gió công suất tương đương, hệ thống làm mát bằng nước có chi phí thấp hơn. Nó cũng làm việc êm, nhỏ gọn, và không làm thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh. Những biến đổi trong nhiệt độ không khí có rất ít hoặc không có ảnh hưởng trên khả năng làm mát, cho phép hệ thống hoạt động ổn định. Trong khi đó, nước nóng thoát ra của hệ thống có thể được sử dụng cho các mục đích khác.

Mặc dù làm bộ làm mát sử dụng nước có chi phí thấp hơn, nước yêu cầu phải đảm bảo sạch. Nước chảy liên tục có thể tốn kém, dẫn đến chi phí vận hành cao hơn. Các mối quan tâm khác bao gồm nguy cơ ăn mòn và xói mòn bên trong két nước làm mát, và tăng chi phí bảo trì, sục rửa. Bộ làm mát bằng nước cũng có thể đóng băng trong thời tiết lạnh, để cho nước nhiễm dầu.

Các loại két làm mát khác bao gồm dàn nóng trong tủ lạnh và tháp làm mát bay hơi. Trong tất cả các trường, các kỹ sư đầu tiên nên chọn loại thích hợp nhất, và sau đó là đến kích thước các đơn vị cho các ứng dụng cụ thể.

Ứng dụng

Sau khi chọn loại két làm mát, bước tiếp theo là cập nhật dữ liệu ứng dụng thích hợp như nhiệt độ tối đa hệ thống, loại chất lỏng được làm lạnh, tốc độ chất lưu, độ sụt áp tối đa cho phép của các chất lỏng làm lạnh và tải nhiệt.

Một phương pháp phân tích liên quan đến đo lường tất cả các tổn thất áp suất và lưu lượng trong hệ thống, trong đó hầu hết các trường hợp thường không thực tế. Một phương pháp đơn giản sử dụng bình tích nhiệt (két chứa dầu thủy lực) trong một thời gian nhất định. Bằng cách theo dõi nhiệt độ bình tích và biết được loại và lưu lượng của chất lỏng, tải nhiệt, Q, có thể được tính bằng:

Trong đó: ΔT = Độ tăng nhiệt độ; Cp = Nhiệt dung riêng; ρ = Khối lượng riêng chất lỏng; V = Thể tích chất lỏng, và t = thời gian.

Dữ liệu hệ thống càng chính xác càng tốt để có thể đánh giá được yêu cầu kích thước của dàn làm mát. Sau khi tính toán tải nhiệt, các kỹ sư có thể áp dụng điều chỉnh hoặc nhân với hệ số dự phòng. Cho dù sử dụng hay không đều phụ thuộc vào phương pháp thiết kế và mức độ tin cậy của dữ liệu như thế nào. Nhiều trường hợp, kỹ sư vô tình áp dụng một hệ số an toàn khi xác định nhiệt độ làm mát chất lỏng (nhiệt độ không khí xung quanh cho két làm mát bằng không khí hoặc nhiệt độ nước làm mát với két làm mát bằng nước). Đây là trường hợp tính toán sử dụng với điều kiện nhiệt độ không khí xung quanh 100 ° F hoặc cao hơn, và nhiệt độ nước thường được đặt ở 80 ° F hoặc cao hơn. Trong thực tế, nhiệt độ môi chất hiếm khi cao như vậy.

"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

ĐẶT MUA KÉT LÀM MÁT DẦU NGAY TẠI ĐÂY > > >

Một vấn đề cần xem xét là bộ làm mát sẽ nằm dọc theo đường hồi lại hoặc trong một vòng tuần hoàn lặp độc lập. Điều này có thể tạo nên một sự khác biệt lớn. Kích thước của két làm mát được lắp đặt trên đường hồi là khá đơn giản. Két làm mát có thể chọn kích thước để phù hợp với nhiệt độ làm việc tối đa của hệ thống hoặc nhiệt độ tối đa của két chứa dầu. Nhiệt độ dầu vào mát là nhiệt độ hệ thống và nhiệt độ dầu thoát ra sau làm mát là nhệt độ của két chứa dầu. Kích thước của một bộ làm mát độc lập có thể phức tạp hơn nhiều, phụ thuộc vào vị trí đường hút của bơm dầu trong mối quan hệ với đầu ra của đường hồi, và có hay không có bất kỳ vách ngăn nào giữa hai đường ống này. Trong một trường hợp tệ nhất, bộ làm mát phải được chọn kích thước mà nhiệt độ dầu vào làm mát phù hợp với nhiệt độ két dầu cần thiết. Điều này có nghĩa là dầu sau bộ làm mát có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ két chứa dầu mong muốn. Nhưng dầu lạnh này sẽ hòa trộn với dầu trở lại trên đường hồi - đường dầu nóng mà không phải tất cả dầu đều được làm mát. Trộn lẫn 02 dòng dầu, cùng với các địa điểm của các dòng dầu tương đối với nhau, làm phức tạp thêm mô hình thiết kế các điều kiện thực tế của két chứa dầu thủy lực.

Những yếu tố khác

Ngoài những yếu tố được nhắc đến ở trên, các yếu tố ứng dụng khác cũng rất quan trọng. Khi chọn cho phần kết cấu của bộ làm lạnh, các vấn đề như độ cao, nhiệt độ không khí xung quanh tối đa, và các loại động cơ bơm, quạt và động cơ thủy lực phải đảm bảo phù hợp.

Bề ngoại thì loại động cơ có vẻ không ảnh hưởng gì đến khả năng giải nhiệt của một bộ làm mát dầu, miễn là một động cơ cung cấp đủ năng lượng cần thiết để quay quạt làm mát. Nhưng loại động cơ có thể ảnh hưởng đến kích thước của một dàn làm mát. Điển hình là động cơ quạt 12V và 24VDC không có mật độ năng lượng của động cơ điện xoay chiều. Điều đó có nghĩa là quạt sử dụng nguồn DC không thể đẩy hoặc hút nhiều không khí qua một ống TĐN như quạt sử dụng nguồn AC. Bởi vì thế quạt giải nhiệt sử dụng nguồn điện AC đem lại hiệu quả làm mát cao hơn.

Với bộ mát làm mát bằng nước, đầu tiên phải xác định đặc điểm loại nước sẽ sử dụng - nước sạch, nước muối, hoặc hỗn hợp nước / glycol. Nếu chọn hỗn hợp nước / glycol, điều quan trọng là làm rõ các loại glycol cũng như tỷ lệ giữa nước và glycol. Cũng cần xác định lưu lượng nước tối đa và độ giảm áp suất nước tối đa cho phép. Những thông số này không phải lúc nào cũng có thể đạt được, nhưng chúng giúp phầng nào cải thiện hiệu quả làm mát.

Lựa chọn một bộ làm mát

Với các dữ liệu cần thiết, các kỹ sư sau đó có thể chọn được kích thước của một két làm mát. Nó có thể chọn được nhờ sử dụng một chương trình phần mềm tính toán hoặc bằng cách nội suy từ đồ thị, cả hai phương pháp này đều được cung cấp bởi các nhà sản xuất két làm mát. Phần mềm cung cấp các giải pháp đơn giản nhất và nhanh nhất. Người sử dụng chỉ cần nhập các dữ liệu được ghi vào các trường thích hợp, các phần mềm ch phép tính toán được các kích thước tối ưu.

Chương trình có thể chọn một bộ làm mát dựa trên dữ liệu đầu vào, hoặc người sử dụng có thể chọn một bộ làm mát nhất định và phân tích khả năng của nó. Tuy nhiên, một chương trình có sẵn chỉ hiệu quả với các thông số có sẵn. Vì lý do này, biết làm thế nào để nội suy từ đồ thị có thể giúp các kỹ sư hiểu rõ hơn về kích thước để lựa chọn két làm mát.

Chọn kích thước két làm mát từ đồ thị

Công suất nhiệt của một két làm mát tùy thuộc vào loại môi chất, tốc độ của môi chất, chênh lệch giữa nhiệt độ của hai môi chất và các yếu tố khác. Đồ thị thường hiện tải nhiệt theo tốc độ dòng chảy chất lỏng.

Đồ thị được hiển thị dựa trên thông số nhập chênh nhiệt độ (ETD) hoặc nhiệt độ tiệm cận. ETD là hiệu số giữa chất lỏng nóng vào trừ nhiệt độ của môi chất làm mát (nước hoặc không khí xung quanh, tùy thuộc vào loại két làm mát). Dữ liệu đường cong ETD hiển thị cho mỗi một độ C cơ sở hoặc với các điểm nhiệt độ danh định, thường là 50 hoặc 100 ° F. Điều này có nghĩa là ví dụ, một dữ liệu ETD = 50 ° F là kết quả của chất lỏng nóng có nhiệt độ 150oF và nhiệt độ chất lỏng lạnh 100oF.

Nhiệt độ tiệm cận cho biết hiệu số nhiệt độ của chất lỏng nóng tại đầu ra két làm mát trừ nhiệt độ của chất lỏng lạnh vào két làm mát. Đường cong nhiệt độ tiệm cận thường được dựa trên các điểm xác định giữa các nhiệt độ tiệm cận chênh nhau 40oF.

Để đơn giản hóa, ETD nhìn vào sự khác biệt nhiệt độ trước khi quá trình làm mát xảy ra; trong khi đó, nhiệt độ tiệm cận sử dụng nhiệt độ cuối cùng đạt được sau làm mát.

Đồ thị có thể yêu cầu người sử dụng chuyển đổi các đơn vị đo để phù hợp với các đơn vị của biểu đồ phụ tải nhiệt và tốc độ dòng chảy. Đơn vị phổ biến đo cho tải nhiệt bao gồm:

Btu / h ° F ETD.
Btu / hr @ 100 ° F ETD.
Hp @ 40 ° F Nhiệt độ tiệm cận.

Hệ số hiệu chỉnh

Thường khi nội suy đồ thị, các kỹ sư phải áp dụng hệ số điều chỉnh các thông số như độ nhớt dầu, cao độ (cho bộ làm mát bằng khí), có tần số động cơ (cho bộ làm mát bằng không khí sử dụng động cơ xoay chiều) và tỷ lệ dầu - nước (cho bộ làm bằng nước). Là tốt hơn nếu có thêm các yếu tố an toàn để xem xét.

Hệ số điều chỉnh đối với các loại dầu khác.

Công suất làm lạnh: Nhân công suất làm mát mong muốn với hệ số hiệu chỉnh Kv.
Độ giảm áp suất dầu: Độ giảm áp suất được điều chỉnh bằng cách nhân với hệ số Kp.

"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

Hệ số hiệu chỉnh cho sự chênh lệch nhiệt độ đầu vào khác.

Công suất làm lạnh: Đối với với độ chênh nhiệt đầu vào khác lớn hơn 60 ° F, nhân công suất làm mát mong muốn với hệ số hiệu chỉnh Kt.

"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

ĐẶT MUA KÉT LÀM MÁT DẦU NGAY TẠI ĐÂY > > >

Đường cong hiệu chỉnh cho tỷ lệ lưu lượng dầu/nước.

Công suất làm lạnh: Đối với tỷ lệ lưu lượng dầu / nước là 2: 1, công suất làm lạnh mong muốn được chia cho hệ số Kr thu được từ các đường cong trong đồ thị tỉ lệ lưu lượng.

"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

Hướng dẫn

Sau khi thực hiện các chuyển đổi thích hợp và điều chỉnh, hãy làm theo các bước sau để chọn một bộ làm mát phù hợp:

- Tìm vận tốc dòng chảy dọc theo trục X của đồ thị tương ứng với vận tốc dòng chảy ghi lại.
- Gióng từ giá trị vận tốc dòng chảy này cho đến khi giá trị trục Y phù hợp với tải nhiệt đã tính toán.
- Chọn các đường cong cắt qua giao điểm này. Nếu không có đường cong tại điểm giao nhau thì sử dụng các đường cong tiệm cận gần nhất trên các điểm giao nhau đó.
- Đường cong của đồ thị chỉ ra kích thước của bộ làm mát cần chọn.

Biết được kích thước két làm mát đúng, người dùng có thể tùy chỉnh mô hình cơ sở đến một mức độ nhất định. Các thiết kế làm mát bằng gió, ví dụ, có thể phù hợp với một số loại khác nhau của động cơ và điện áp. Ngoài ra, người dùng thường có thể chỉ định các tùy chọn như công tắc kiểm soát nhiệt độ, áp suất và van nhiệt bypass. Két làm mát bằng nước có thể bao gồm các tùy chọn cho số lượng pass, khoảng cách giữa các vách ngăn, và kích thước ống trao đổi nhiệt.

Ví dụ về chọn kích thước một bộ làm mát

Ở đây giới thiệu một bộ làm mát của Parker model OAW. Các thông số làm việc bao gồm: Sử dụng dầu ISO VG 68 có lưu lượng 40 gpm và công suất làm mát mong muốn Qr = 40 hp. Nhiệt độ dầu đầu vào To = 140 ° F và nhiệt độ nước đầu vào Tw = 100 ° F. Lưu lượng nước mát = 10 gpm với độ giảm áp suất tối đa = 30 psi.

Đầu tiên tính toán chênh lệch nhiệt độ đầu vào:

ETD = To - Tw = 140 ° - 100 ° = 40 ° F

Chúng ta cần tính công suất làm lạnh Qd, đây là cơ sở để chọn được một két làm mát phù hợp. Tính Qd bằng cách nhân Qr với các thông số Kv và Kt và sau đó chia cho hệ số Kr tra được từ biểu đồ.

Như vậy ta chọn được các thông số với phù hợp với bộ làm mát OAW 61-40.
http://ph.parker.com/vn/vi/water-oil-cooler-oaw-series/oaw-61-40

Độ giảm áp suất dầu thủy lực ΔP có thể được xác định từ các đường cong độ giảm áp suất. Nhân với hệ số giảm áp Kp, để tìm thấy sự sụt giảm áp suất thực tế, ΔPa.

ΔPa = ΔP × Kp = 23 psi × 1,7 = 39,1 psi.

Trong trường hợp này, độ giảm áp suất thực tế vượt quá mức tối đa cho phép. Bộ làm mát tiếp theo có thể lựa chọn là loại OAW 61-60. Độ giảm áp suất cho bộ làm mát này là:

ΔPa = 12 psi x 1,7 = 20,4 psi.

Do đó, kích thước két làm mát chính xác phù hợp cho các thông số này là OAW 61-60.
http://ph.parker.com/vn/vi/water-oil-cooler-oaw-series/oaw-61-60

LINK 1 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 2 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

NGUỒN: (Parker Hannifin Corp)

Tổng hợp và biên dịch bởi: EBOOKBKMT

VIDEO THAM KHẢO: