محاسبات مربوط به کولر و گرم‌کن‌ روغن سیستم هیدرولیک و نحوه تعیین سایز مبدل روغن

روغن هیدرولیک در حین کار گرم می‌شود. دلیل گرم شدن روغن، راندمان پایین سیستم بوده که باعث می‌شود توان ورودی (PL) به شکل تلفات حرارتی هدر رود. در این موارد باید از مبدل‌های حرارتی خنک کننده (کولر) برای پایین آوردن دمای روغن استفاده نمود. سایز مبدل حرارتی بر اساس تلفات توان کلی، و حداقل معادل آن، باید انتخاب شود. تلفات توان کلی به صورت زیر محاسبه می‌شود:

PL total = PL pump + PL valves + PL plumbing + PL actuator

در عمل به دلیل وجود پارامترهای ناشناخته بسیار، محاسبه دقیق تلفات توان کلی به صورت دقیق مقدور نخواهد بود. اما به صورت کلی، توان یک مبدل حرارتی نباید کمتر از 25% توان ورودی باشد. برای مثال  در سیستمی با توان ورودی پیوسته 100 اسب بخار، باید از مبدل حرارتی با توان 25 اسب (و یا بالاتر) استفاده نمود.

کولر

مبدل‌های حرارتی هوا خنک، با توجه به میزان دفع حرارت، به ازاء هر درجه اختلاف بین بیشینه دمای مجاز روغن و دمای هوای محیط، در دبی عبوری از مبدل، طبقه ‌بندی می‌شوند. این در حالی است که سایر مشخصات مبدل حرارتی نظیر قطر و گام پروانه و نیز سرعت دوران فن ثابت در نظر گرفته شود. در مثال بالا چنانچه اختلاف بین دمای روغن سیستم و دمای محیط 70 درجه فارنهایت (21 درجه سانتی‌گراد) و دبی روغن عبوری از مبدل 8 گالن بر دقیقه (30 لیتر بر دقیقه) باشد، نرخ دفع حرارت مبدل حرارتی مناسب (25 اسب بخار)، معادل 375/0 اسب بخار به ازاء هر درجه فارنهایت خواهد بود. (0.375 * 70 = 25 hp)

اما در همین حال چنانچه دمای هوای محیط تغییر کرده و اختلاف آن با دمای روغن به 50 درجه فارنهایت تنزل یابد، با ثابت ماندن سایر پارامترها، دیگر مبدل حرارتی موجود مناسب سیستم نخواهد بود زیرا توان آن از 25 اسب بخار به 85/17 اسب بخار تنزل خواهد یافت.

(0.375 * 50 = 17.85 hp)

در مبدل‌های آب خنک، علاوه بر اختلاف دمای روغن و آب، نسبت دبی روغن به دبی آب، نیز در عملکرد مبدل تاثیر داشته و  سازندگان این نوع مبدل، عمدتا مبدل‌ها را بر اساس پارامترهای فوق دسته‌بندی می‌کنند. برای مثال بر روی پلاک مبدل، عبارت زیر درج می‌شود

” مبدل با اختلاف دما 40 درجه سانتی‌گراد (104 درجه فارنهایت) و نرخ جریان روغن به آب 2 به 1″

برای مقادیر خارج از این محدوده نیز لیست ضرایب تصحیح تهیه و ارائه می‌شود.

برای تعیین بار گرمایشی یک سیستم هیدرولیک موجود، دمای روغن مخزن قبل از شروع به کار اندازه‌گیری شده و مجددا پس از گذشت چند ساعت، دمای روغن مخزن اندازه‌گیری می‌شود. سپس با کمک رابطه زیر، بار گرمایشی سیستم محاسبه خواهد شد.

که در آن:

P : توان (بار حرارتی)  بر حسب kW

V : حجم مخزن بر حسب لیتر

ΔT : اختلاف دما بر حسب درجه سانتی‌گراد

Δt : اختلاف زمان بر حسب دقیقه

به خاطر داشته باشید که چگالی روغن  0.89 Kg/Litre و گرمای ویژه روغن 2.08 Kj/Kg°C در نظر گرفته شده است.

از سوی دیگر، مقداری از گرمای روغن، به صورت همرفت و تابشی از طریق بدنه مخزن دفع می‌شود. گرمای دفع شده از بدنه مخازن آهنی با استفاده از رابطه زیر قابل محاسبه است.

سیستم متریک

سیستم انگلیسی

P = ΔT * A * 0.016

P = ΔT * A * 0.001

P : توان بر حسب کیلووات

P : توان بر حسب اسب بخار

ΔT : اختلاف دمای روغن و دمای محیط بر حسب درجه سانتی‌گراد

ΔT : اختلاف دمای روغن و دمای محیط بر حسب درجه فارنهایت

A : مساحت وجوه مخزن بر حسب m2

سطح کف مخزن تنها در صورتی در محاسبات وارد میشود که مخزن دارای پایه بوده و 150 میلیمتر بالاتر از زمین قرار گیرد

A : مساحت وجوه مخزن بر حسب ft2

سطح کف مخزن تنها در صورتی در محاسبات وارد میشود که مخزن دارای پایه بوده و 6 اینچ بالاتر از زمین قرار گیرد

گرم‌کن

در هوای سرد، غلظت روغن هیدرولیک افزایش یافته و در شروع کار، پمپ به سختی قادر به جابجایی آن خواهد بود که این امر منجر به بروز پدیده کاویتاسیون و تخریب پمپ خواهد شد. به همین دلیل قبل از شروع به کار سیستم، از گرم‌کن برای گرم کردن روغن تا رسیدن به دمای مشخصی استفاده می‌شود.

توان مورد نیاز المان گرم کننده برای نگه داشتن دمای روغن در حد مشخصی در زمانی که پمپ روشن است و سیستم در حالت بدون بار قرار دارد، از طریق فرمول زیر محاسبه می‌شود.

سیستم متریک

سیستم انگلیسی

P = ΔT * A * 0.016

P = ΔT * A * 0.001 * 0.7457

P : توان بر حسب کیلووات

P : توان بر حسب کیلووات

ΔT : اختلاف دمای روغن و دمای محیط بر حسب درجه سانتی‌گراد

ΔT : اختلاف دمای روغن و دمای محیط بر حسب درجه فارنهایت

A : مساحت وجوه مخزن بر حسب m2

سطح کف مخزن تنها در صورتی در محاسبات وارد میشود که مخزن دارای پایه بوده و 150 میلیمتر بالاتر از زمین قرار گیرد

A : مساحت وجوه مخزن بر حسب ft2

سطح کف مخزن تنها در صورتی در محاسبات وارد میشود که مخزن دارای پایه بوده و 6 اینچ بالاتر از زمین قرار گیرد

اما برای گرم کردن روغن از دمای محیطی بسیار پایین و رساندن آن به دمای قابل قبول جهت استارت سیستم، از رابطه زیر استفاده می‌شود.

که در آن:

P : توان بر حسب kW

V : حجم تانک بر حسب لیتر

ΔT : اختلاف دمای مورد نیاز (دمای فعلی روغن و دمای مورد نیاز روغن) بر حسب درجه سانتی‌گراد

Δt : زمان مورد نیاز برای رسیدن دمای روغن به حد مشخص بر حسب دقیقه

توجه نمایید که :

  • چگالی روغن 89 Kg/Litr و گرمای ویژه آن  2.08 Kj/Kg°C در نظر گرفته شود.

  • حتما از یک فشار شکن بین ورودی و خروجی مبدل حرارتی استفاده کنید.

  • در مبدل‌های هوا خنک، حداقل به میزان نصف قطر فن، هیچ مانعی در ورودی و خروجی مبدل قرار نداشته باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *