液压系统高效冷却净化器的传热试验研究与应用

　　由于液压传动具有分配动力方便、结构紧凑、防爆性好等一系列优点,在矿山机械中应用日益广泛。在煤矿采掘机械中,采煤机、掘进机都主要采用液压传动。而液压系统油过热问题常会使液压设备发生故障,造成故障的一个主要原因是由于油液温度过高,使密封件老化,并使油液粘度下降,运动副的油膜承载能力下降,被冲击载荷压迫,产生干摩擦导致烧毁。所以液压系统的冷却对提高系统的可靠性非常重要。一般用油箱的容积或冷却器控制油温,目前可选用的冷却器多数体积大、效率低,因此迫切需要研制体积小、效率高的高效冷却净化器。本文针对五种壳侧不同结构的冷却净化器分别进行了传热特性的试验研究,并将研究成果应用于实际中,取得了良好的经济效益。

　　1 试验装置和方法

　　冷却净化器的传热试验是在液压实验台上改造安装的。系统如图1所示,本试验的壳侧流体为46#液压油,油箱的加热功率为6kW,油液加热后经液压泵,由节流阀和溢流阀调节流量,进入冷却净化器试验段,经流量计后回油箱。流量由流量计测定,压力表用以读出冷却净化器进出口的压力。水冷却系统由自来水通过稳压箱进入试验段,回水排出。用量筒和秒表测试流量。壳侧的进出口油温和管侧的进出口水温的测试均使用直径为0.2mm的铜--康铜热电偶进行测量。冷却水进口温度为170.5e,液压油进口温度为700.5e。

　　试验段用内径为80mm、长为520mm的不锈钢管制成,其内并列叉排安装12根传热管,传热管采用外低肋紫铜管,内径为9.5mm、长为480mm。聚磁性多孔介质是由非晶态软磁合金喷成的0.04mm厚、0.5mm宽的细长丝。试验段结构详细介绍见文献[1]。不同结构冷却净化器的形式见表1。

　　通过壳侧冷却器液压油的热量等于管内冷却水的吸热量。它可根据测得的液压油的进出口温差、流量和冷却水进出口温度差、流量分别计算而得,当两者的相对误差在5%以内时,测量数据有效。在此基础上冷却净化器的传热系数K、管内和壳侧的对流换热系数A2、A1可用下列方法计算而得:根据测得的冷却水进出口温度和液压油的进出口温度,先计算对数平均温差Tm,根据已得的Q、Tm和壳侧的传热面积F1,由传热方程式可得出K值;根据测得的管内换热面积F2和传热管内侧的壁面温度,由受迫流动换热公式可求得A2值;由实验得到的K、A2值和已知的换热管的壁厚、导热系数等参数,便可依据传热系数公式求出A1值和壳侧努谢尔特准则数Nu。

　　2 试验结果与分析

　　由试验所获得的测量数据,使用上述方法进行数据处理,得出了不同壳侧结构的冷却净化器的壳侧换热准则数和雷诺数的关系图及其比较。