К вопросу об охлаждении гидравлических жидкостей

13.08.2012

В течение последних десятилетий в качестве охлаждения для гидравлических жидкостей используются теплообменники кожухотрубные. Свою функцию они выполняют на высоком уровне, независимо от того, в каких условиях приходится работать – загрязненная среда, значительные перепады температуры или флуктуирующее давление. Кожухотрубные теплообменники со своей задачей справляются качественно и в условиях механической вибрации, а также в присутствии агрессивных жидкостей.

Однако в последнее время все большей популярностью начинают пользоваться теплообменники иного типа – пластинчатые. Наибольшее распространение они получили в приложениях охлаждения рабочих жидкостей гидравлических систем. Здесь необходимо использование более компактных агрегатов, способных экономить до половины занимаемого пространства. По этому показателю кожухотрубные теплообменники значительно уступают пластинчатым.

Большинству промышленных гидравлических систем необходим масляный теплообменник любого типа. Он позволяет поддерживать оптимальную температуру носителя. Так, в аппаратах, оборудованных системой водяного охлаждения, тепло от горячего масла отнимается, оно остывает. Исторически сложилось, что большая часть масляных теплообменников, которые использовались в гидравлических системах, были двух типов:

1. Воздушно-масляного.
2. Пластинчатого.

Пластинчатый теплообменник – особенности

Обычный теплообменник, относящийся к пластинчатому типу, состоит из целого набора рифленых пластин. Эти тонкие пластины могут быть как спаяны между собой, так и расположены между прокладками. В окружении системы из параллельных трубок пластины образуют батарею. В результате образуется поверхность, обладающая высокой степенью теплопередачи. Вся же система компактная, занимает достаточно небольшой объем.

Охлаждающая жидкость и масло, входящие в состав теплообменника, протекают в противоположных направлениях и чаще всего по разным каналам. Благодаря такому противотоку в обеих средах создается высокая турбулентность. Тем самым процесс охлаждения становится максимально эффективным.

Кроме того, турбулентность в потоках приводит к повышению сдвигового напряжения. Это помогает значительно уменьшить толщину ламинарных слоев каждой жидкости – масла и охлаждающего компонента. Это также способствует увеличению коэффициента теплоотдачи. Улучшить эффективность охлаждения можно также при использовании в конструкции аппарата стенок минимальной толщины и материалов, обладающих большой теплопроводностью.

Чтобы снизить количество образуемой в теплообменниках накипи, используется два основных способа:

1. Использование пайки. В такой конструкции тонкие медные листы расположены между пластинами из нержавеющей стали. Все соединения, края пластин и сами листы спаиваются вместе в вакуумной печи. Этот метод помогает отказаться от использования прокладок, благодаря чему тепло отводится эффективно с любой части системы. Использование твердого припоя позволяет скрепит и удержать пластины вместе во всех точках касания. Это обеспечивает необходимые прочностные характеристики и оптимальное значение теплоотдачи.
2. Комбинация потока жидкостей. Обладая большим сдвиговым напряжением и равномерным распределением по системе, поток способствует процессу самоочищения поверхности пластин. Это сводит образование накипи на теплоотдающей поверхности к минимуму.

Как результат – накипь в теплообменниках пластинчатого типа образуется значительно реже, нежели в привычных кожухотрубных системах.

Область применения пластинчатых теплообменников

Теплообменники пластинчатого типа с прокладками между листами чаще используются в местах, где необходима высокая производительность системы охлаждения – большие смазочные или гидравлические системы.

Кроме того, пластинчатые теплообменники применяют в присутствии коррозийных, или агрессивных, охлаждающих носителей. Так, приложения, использующие в качестве носителя морскую воду, требуют теплообменников, оснащенных титановыми пластинами.

Преимущества пластинчатых теплообменников

В сравнении с кожухотрубными системами охлаждения, пластинчатые имеют ряд преимуществ:

1. Компактные размеры. Они могут быть втрое меньше своих кожухотрубных собратьев.
2. Широкий выбор соединений. Доступны в большом диапазоне размеров и форм.
3. Лучшая охлаждающая способность.