Dobór wymiennika ciepła

Dobór wymiennika ciepła zależy od prawidłowego oszacowania strat energii w układzie gdzie będzie on zainstalowany.Tracona energia zamienia się w ciepło odbierane przez czynnik roboczy. Całkowita energia którą przejmuje ciecz robocza jest sumą strat generowanych na poszczególnych komponentach układu:

Energia tracona całkowita = Strata pompa + Strata zawory + Strata przewodów + Strata elementów wykonawczych

W praktyce bardzo trudne a czasami wręcz niemożliwe jest dokładne określenie całkowitych strat energetycznych w systemie hydraulicznym i wobec tego szacunkowo przyjmuje się, ze ok. 25 % mocy zainstalowanej zamienia się w ciepło. Oznacza to, że jeżeli silnik elektryczny napędzający pompę ma 100 kW, to z układu hydraulicznego trzeba odprowadzić ok. 25 kW ciepła. 25 % jest wielkością dosyć dobrze odzwierciedlająca straty dla prostych układów hydraulicznych, natomiast w układach proporcjonalnych oraz z serwozaworami wielkość 25 % może być zbyt mała. Niestety, szacowanie w takich przypadkach wymaga nieco doświadczenia oraz bliższego przyjrzenia się układowi, ale od tego zależy dobry dobór chłodnicy oleju.

Dlaczego stosujemy chłodnice w układach hydraulicznych? Odpowiedź jest prosta: NIE ISTNIEJE SYSTEM W KTÓRYM NIE MA STRAT ENERGII. Brak równowagi termicznej w systemie hydraulicznym prowadzi do spirali cieplnej czyli do:

• Wzrostu temperatury oleju
• Spadku lepkości oleju
• Zwiększenia przecieków oraz spadku własności smarnych oleju
• Wzrostu tarcia między elementami
• Zapoczątkowania lawinowego wzrostu temperatury
• Awarii w układzie hydraulicznym

Można temu zapobiec stosując odpowiedni wymiennik ciepła. W zależności od zastosowanego medium chłodzącego może to być powietrzna chłodnica oleju lub wodna chłodnica oleju. Wady i zalety tych chłodnic wyglądają następująco:

Powietrzny wymiennik ciepła	ZALETY niski koszt instalacji niski koszt użytkowania nieznaczne ryzyko korozji łatwość obsługi brak ryzyka zmieszania wody z olejem możliwość zastosowania bezpośrednego odzysku ciepła	WADY droższe niż płytowe lub rurowe wymaga więcej przestrzeni do zabudowy generuje hałas wymaga wentylacji zmiana temperatury oleju w zależności od temp otoczenia T oleju – T powietrza > 5° C
Wodny wymiennik ciepła	ZALETY niższa cena zakupu wymaga mało miejsca bezdźwięczna nie nagrzewa otoczenia łatwiejsze utrzymania temperatury medium chłodzącego możliwy odzysk ciepła przy pomocy pomp ciepła	WADY dodatkowe orurowanie wysoki koszt wody wymóg „czystej” wody ryzyko korozji/erozji ryzyko zamarznięcia wody czyszczenie=wyłączenie z eksploatacji

Dobór optymalnego wymiennika ciepła

Charakterystyki wymienników ciepła są przedstawiane zazwyczaj w osiach współrzędnych wydatku oleju przepływającego przez wymiennik oraz mocy przez niego odbieranej. Punkt pracy chłodnicy określa miejsce przecięcia się tych dwóch wartości. W przypadku kiedy punkt pracy wypada pomiędzy charakterystykami określających kilka chłodnic warto wybrać wymiennik odznaczający się wyższymi parametrami odbioru ciepła.

Przy wyborze wymiennika miejmy na uwadze jakość używanej do chłodzenia wody. Ruch wody zanieczyszczonej drobinami piasku powoduje erozję metalowych rurek wewnątrz chłodnicy co w sumie może prowadzić do jej rozszczelnienia. Woda silnie zmineralizowana działa z kolei bardzo niekorzystnie na aluminium powodując jego korozję. Zjawiskiem nagminnym, a związanym z jakością wody jest także zarastanie rurek kamieniem wapiennym. Szybkość zarastania jest związana mocno z temperaturą, jaką woda osiąga podczas przejścia przez chłodnicę. Pamiętajmy także o tym, że czysta woda w zimie zamarza-jeżeli wymiennik pracuje na wolnym powietrzu to pozostawienie go napełnionego wodą na pewno skończy się dla niego tragicznie.