液壓油用電加熱器的設(shè)計(jì)選型依據(jù)
液壓系統(tǒng)的液壓站環(huán)境工況在15℃以下(或某些液壓系統(tǒng)要求的一定溫度值)低溫啟動(dòng)時(shí)，需配置電加熱器將工作介質(zhì)升高到恰當(dāng)?shù)闹?，降低工作介質(zhì)的粘度，以利于液壓泵吸油、啟動(dòng)。液壓站的設(shè)計(jì)時(shí)，電加熱器需設(shè)計(jì)者據(jù)實(shí)際使用要求進(jìn)行型號(hào)選用，選用需控制一些關(guān)鍵參數(shù)，避免工作介質(zhì)損害、安全隱患；下面針對(duì)較為常見、使用的電加熱器的設(shè)計(jì)選型、使用等進(jìn)行簡(jiǎn)析。
1 浸沒管式電加熱器選型
1.1 浸沒管式電加熱器選型依據(jù)
1）表面負(fù)荷
表面負(fù)荷，即發(fā)熱表面上單位面積的功率，也稱面積熱耗散功率、表面功率密度，此主要涉及到被加熱液
壓工作液的熱穩(wěn)定性，過高會(huì)致液壓工作介質(zhì)老化、安全等，在選用時(shí)主要是考慮到加熱器是安裝在非流動(dòng)介質(zhì)或流動(dòng)介質(zhì)（例如有的液壓站有自身循環(huán)系統(tǒng)、加熱器安裝在循環(huán)管路中）、液壓工作介質(zhì)種類，可參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及推薦規(guī)定如下圖標(biāo)；或者與工作介質(zhì)的制造商聯(lián)系，確定其合適的表面負(fù)荷范圍。
表1 表面負(fù)荷
| 表面負(fù)荷W/cm2 |
加熱介質(zhì)、加熱特點(diǎn)及其代號(hào) |
金屬管材料及其牌號(hào) |
| 5 |
水、弱酸、弱堿溶
液的煮沸，S |
鋁L1-L4 |
| 7 |
銅T4 |
| 9 |
碳鋼10 |
| 11 |
不銹鋼0Cr18Ni11(1Cr18Ni9Ti) |
| →0.7 |
食物油、潤(rùn)滑油、
液壓油，Y |
銅T4、碳鋼10、不銹鋼0Cr18Ni11
(1Cr18Ni9Ti) |
表2 液壓介質(zhì)及其對(duì)應(yīng)的靜止液壓介質(zhì)及流動(dòng)液壓介質(zhì)
| 液壓介質(zhì)品種 |
表面負(fù)荷(W/cm2) |
| 靜止液壓介質(zhì) |
流動(dòng)液壓介質(zhì)(≤2m/s) |
| 礦物液壓油HLP |
0.7 |
2 |
| 水包油乳液HFA |
0.7 |
| 水乙二醇液HFC |
| 磷酸酯液HFD-R |
2 |
| 有機(jī)酯液HFD-U |
0.7 |
| 甘油酯液HETG |
| 合成酯液HEES |
| 聚乙二醇液HEPG |
2）最高溫度
指加熱器護(hù)皮的最高溫度，對(duì)一般的L-HL/ L-HM抗氧防銹液壓油一般不得超過120℃，同樣是為了工作介質(zhì)的熱穩(wěn)定性和安全考慮；需要注意的是各種不同液壓油的閃點(diǎn)是不一樣的，如表3，此時(shí)該品種油的加熱器最高溫度應(yīng)比規(guī)定的閃點(diǎn)低20℃或咨詢?cè)撚偷墓?yīng)商給出合理的推薦值。
3）溫度測(cè)量元件
一般選用與加熱器相互獨(dú)立的元件，避免二者采用組合一體式時(shí)出了故障不能及時(shí)反映真實(shí)油液溫度。
1.2 浸沒管式電加熱器的計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算內(nèi)容主要是確定電加熱器的總功率，據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書確定的最低設(shè)計(jì)溫度和升溫時(shí)間等來確定。
1）升溫時(shí)間
升溫時(shí)間即液壓油從設(shè)計(jì)任務(wù)書確定的的最低設(shè)計(jì)溫度加熱到15℃(或某些液壓系統(tǒng)要求在恒溫條件下
工作時(shí)必須在工作開始前把油溫升高到的一定溫度值)所需的時(shí)間，即液壓系統(tǒng)工作所需的準(zhǔn)備時(shí)間，其確定可據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，當(dāng)主體設(shè)備有主傳動(dòng)變速齒輪箱時(shí)可與齒輪箱的齒輪油升溫時(shí)間保持一致，有的按照單位設(shè)計(jì)習(xí)慣采用15min等。
2）加熱器所需的總功率
加熱時(shí)間、油品種類確定了后，可計(jì)算加熱器所需總功率，為從設(shè)計(jì)溫度（低值T1）加熱到預(yù)定溫度（T2）所需功率Pw和維持環(huán)境溫度（T1）與油箱預(yù)定溫度（T2）間散熱平衡所需功率Qw，即P=Pw+Qw：
Pw= VBcρ(T1 -T2)
Z
式中Pw——加熱器升溫所需功率，kW；
T1——液壓油的設(shè)計(jì)溫度，低值℃；
VB——加熱的液壓油容積，dm3；
T2——15或某一溫度值，℃；
c——液壓油的比熱，kWh/kgk；
Z——加熱時(shí)間，h；
ρ——液壓油的密度，kg/dm3；
表4 液壓介質(zhì)品種及其對(duì)應(yīng)的比熱密度
| 液壓介質(zhì)品質(zhì) |
比熱c(kWh/kgk) |
密度ρ(kg/dm3) |
| 礦物液壓油HLP |
0.000 52 |
0.88 |
| 水包油乳液HFA |
0.001 16 |
0.99 |
| 水乙二醇液HFC |
0.000 92 |
1.08 |
| 磷酸酯液HFD-R |
0.000 35 |
1.25 |
| 有機(jī)酯液HFD-U |
0.000 57 |
0.92 |
在確定了加熱器的總功率后，在油箱安裝空間許可的情況下，盡可能選用加熱器功率小些、數(shù)量多些，例如所需總功率是3kW時(shí)可選用3只1kW的加熱器而不選用1只3kW加熱器。
