冷却器的计算

冷却器的计算

项目

计  算  公  式

说          明

散

热

面

积

A

冷却器的计算主要根据热交换量确定散热面积和冷却水量

根据热平衡方程式:

H2=H-H1

式中     H=Pp-Pe=Pp(1-ηpηeηm)

式中   

液压系统在一个动作循环内的平均发热量:

=∑Hiti/T

当液压系统处在长期连接工作状态时,为了不使系统温升增加,必须使系统产生的热量全部散发出去,即

H2=H

若H2≤0,则不设冷却器

冷却器的散热面积:

式中     

H —— 系统的发热功率,W

Pp —— 油泵的总输入功率,W

Pe —— 液压执行元件的输出功率,W

ηp —— 油泵的效率

ηm —— 液压执行元件的效率,对液压缸一般按0.95计算

ηc —— 液压回路效率

∑p1q1 —— 各液压执行元件工作压力和输入流量乘积总和

∑ppqp —— 各油泵供油压力和输出流量乘积总和

T —— 循环周期,s

ti —— 各个工作阶段所经历的时间,s

H1 —— 油箱散热功率,W

H2 —— 冷却器的散热功率,W

△tm —— 油和水之间的平均温差,K

t1 —— 液压油进口温度,K

t2 —— 液压油出口温度,K

t1′—— 冷却水进口温度,K

t2′—— 冷却水出口温度,K

k —— 冷却器的传热系数,初步计算可按下列值选取:

蛇形管式水冷k=110~175W(m2·K)

多管式水冷k=116W(m2·K)

平板式水冷k=465W(m2·K)

根据推荐的k值按上式算出的冷却器散热面积是选择冷却器的依据;考虑到冷却器工作过程中由于污垢和铁锈的存在,导致实际散热面积减少,因此在选择冷却器时,一般将计算出来的散热面积增大20%~30%

冷

却

水

量

Q′

冷却器的冷却水吸收的热量应等于液压油放出的热量,即

C'Q'ρ'(t2'-t1')=CQρ(t2-t1)=H2

因此需要的冷却水量

Q,Q'—— 油及水的流量,m3/s

C,C'—— 油及水的比热,C=1675~2093J/(kg·K),

C' =4186.8J/(kg·K)

ρ,ρ'—— 油及水的密度,ρ≈900kg/m3,ρ'≈1000kg/m3

按上式算出的冷却水量,应保证水在冷却器内的流速不超过1~1.2m/s,否则需要增大冷却器的过水断面面积。通过冷却器的油液流量应适中,使油液通过冷却器时,其压力损失在0.05~0.08MPa范围内