Теория

Тепловой баланс гидросистемы

Поскольку мощность, теряемая в гидросистеме, превращается в тепло, температура жидкости может сильно повыситься. При повышении температуры понижается вязкость масла, что, в свою очередь, сопровождается повышением утечек и соответственно прогрессирующим повышением температуры за счет потери энер­гии в результате утечек. Помимо этого, повышенные температуры нежелательны также вследствие повышения при этом процесса окисления жидкости, сопровождающегося, в свою очередь, даль­нейшим понижением вязкости и образованием смол и различных осадков.

Учитывая это, необходимо, чтобы в гидросистеме был установ­лен соответствующий тепловой баланс, определяемый равенством притока и отвода (эвакуации) тепла, причем при расчете этого баланса не следует принимать во внимание возможность аккуму­лирования тепла в резервуаре (баке).

В тех случаях, когда температура жидкости превышает допу­стимое значение, следует применять воздушное или водяное охлаждение. Практически приемлемой температурой минерального масла в гидросистеме является температура 50—60° С.

Величина теряемой в гидросистеме мощности Nnom опреде­ляется из выражения

clip_image002

где clip_image004 — подводимая мощность (приводная мощность насоса);

η – полный к.п.д. установки (системы).

Мощность Nnom соответствует количество тепла А, определяемое по выражению

clip_image006

где k коэффициент эквивалентности; для мощности 1 квт он равен 860 ккал/ч и для мощности 1 л.с. – 630 ккал/ч.

Во многих случаях (при дроссельном регулировании) энергия, забираемая потребителями, практически близка к нулевой, а следовательно, вся мощность гидравлической установки превращается в тепло.

Повышение температуры жидкости при продавливании ее через дроссельные щели можно приближенно найти, приравняв энер­гию, отдаваемую вытекающей из щели жидкостью в объеме V, энергии расходуемой на нагрев жидкости этого объема (не учиты­вая, что часть выделившегося тепла уходит из системы вследствие теплоотдачи):

clip_image008

где V – объем жидкости, протекающей через щель, в см2;

Δр – потеря (перепад) давления в щели в кГ/см2;

γ – объемный вес жидкости в кГ/см3 (для минеральных масел можно принять γ = 0,009 кГ/см3);

с – удельная теплоемкость жидкости в ккал/ (кг · град) для масел можно принять с = 0,45 ккал/ (кг · град);

m – механический эквивалент тепла (m = 42 700 кг см/ккал)

clip_image010— повышение температуры масла жидкости;

t и t0 – искомая и начальная температуры жидкости в 0С.

В соответствии с этим повышение температуры определится по выражению

clip_image012

Приняв для распространенных минеральных масел с γ = 0,0009 кГ/см3 удельную теплоемкость с = 0,45 ккал/кг · град, последнее выражение можно привести к виду

clip_image014

Из этого выражения следует, что при дросселировании мине­рального масла под давлением от 100 кГ/см2 до нуля температура его повышается при принятых условиях за один проход через дроссель примерно на 6° С. В действительности нагрев масла вследствие теплоотдачи будет несколько меньше.

Пермь Питер Пятигорск