长径比对油冷却器传热及综合性能的影响

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油冷却器 [1 广泛应用于注塑机、油压机、压铸机、轧钢机、矿山重型机械以及螺杆压缩机等设备的润滑系统中。它是液压机械润滑系统的重要部件之-，其主要作用是把机油从液压机械腔体中带出来的热量散发掉，以保证机油的润滑品质。油冷却器传热性能 [2-4]对于提高液压机械的工作效率有着至关重要的作用。

在油冷却器的生产制造过程中，往往要根据不同的诚、安装面积及空间高度等要求生产制造各种型号规格不同的油冷却器。在平时的使用过程中会发现：相同的换热面积及相同壳程油流量情况下，不同规格的油冷却器使用性能 [5 往往不同；当壳程油流量改变时，油冷却器的使用性能也随着发生改变。因此，在-定的换热面积情况下，如何正确选择壳程油流量范围，使得油冷却器的综合性能达到最优，是-个值得考虑的问题，这不仅能最大限度地发挥油冷却器散热效果，也为企业生产制造不同规格的油冷却器提供依据，具有-定的研究意义。

本文针对两台制造成本接近、管材耗量相当、换热面积相同、长径比不同的油冷却器，对它们的使用性能进行实验测试，探讨长径比对油冷却器传热、阻力及综合性能的影响。

1 实验设备、方法及流程1.1 实验主要设备及仪器本文研究的对象为长径比分别为 6.6和 2.9的两台油冷却器，如图 1所示。两台油冷却器换热管均采用低翅片螺纹管，换热面积为5.0 m ，壳程挡板同为弓形折流板，其具体参数如表 1所示。

图1 两台油冷却器实物Fig.1 Objects of two oil coolers实验在广东顺德盈威机械有限公司的热交换性能测试平台上进行，实验中需测定的参数有：油的进出口温度和流量、冷却水的进出口温度和流量以及壳收稿日期：2012。09-25基金项目：中澳天然气技术伙伴关系基金资助项目(201203)。

作者简介：魏小兵 (1987-)，男，辅福清人，硕士。研究方向过程装备的高效节能与可靠性。

2013年 2月 魏小兵，等 .长径比对油冷却器传热及综合性能的影响度要求。

2 实验结果与分析图3所示的是热交换量随油流量变化关系曲线图。由图可知，1 油冷却器和2拌油冷却器的热交换量均随着油流量的增大而增大。同-流量下，2≠油冷却器的热交换量仅为 1 油冷却器的48.9%。分析原因，长径比小的油冷却器相对于长径比大的油冷却器，油在壳程中停留的时间短，冷热介质接触时间过短，不能充分进行热交换。此外，长径比小的油冷却器，换热管相对较短，管数相对较多，这将导致单管流速降低。当流速降到定程度时，甚至无法保证满管流动，这就导致较多换热面积被浪费，换热效率降低。

薰皿噩I图3 热交换量与油流量的关系曲线Fig.3 Heat exchanging quantity versus oil flow rates图4所示的是壳程油压降与油流量变化关系曲线图。由图可知。随着油流量的增大，两种油冷却器的壳程油压降逐渐增大，且 1群油冷却器增大的幅度更加明显。同-油流量下，2样油冷却器的壳程压降较 1撑油冷却器平均降低 41.9%。这是因为长径比小的油冷却器简体直径较大，相邻折流板间距宽，壳程当量流通截面积大，同-油流量下的壳程当量流速要小于长径比大的油冷却器，而弓形折流板换热器壳程压降与流速的平方成正比关系，因而长径比小的油冷却器相对于长径比大的油冷却器壳程压降要熊多。

心剁景图4 壳程压降与油流量的关系曲线Fig.4 Pressure drop versus oil flow rates图5所示的是单位压降热交换量随油流量变化关系曲线图。由图可知，随着油流量的增加，单位压降热交换量呈下降趋势。油流量在200 L/min内，1撑油冷却器单位压降热交换量较2拌油冷却器平均提高19.1%，这表明 1 油冷却器的综合性能要优于2舟油冷却器。但是，随着油流量的不断增大，这种优势将逐渐减少。当壳程流速大到-定程度时，长径比大的油冷却器的流动阻力要远大于长径比小的油冷却器，虽然热交换量也增大，但其增大的幅度不及流动阻力，从而导致综合性能下降。

- ：图5 单位压降热交换量随油流量的变化Fig.5 Heat exchanging quantity per pressure drop versus oilflow rates3 结论(1)相同传热面积、不同长径比的两台油冷却器：在传热性能方面，长径比为2.9的油冷却器的热交换量仅为长径比为6.6油冷却器的48.9%；阻力性能方面，长径比为 2.9的油冷却器的壳程压降较长径比为 6.6的油冷却器平均降低 41.9%。这说明，对于管壳式油冷却器，在-定的油流量范围内，长径比越大，换热效果越好，同时壳程压力降也随之增大。

(2)油流量在 200 L/min内，长径比为6.6的油冷却器单位压降热交换量较长径比为2.9的油冷却器平均提高 19.1%。这表明，在流量为200 L/min范围内，大长径比的油冷却器的综合性能要优于小长径比油冷却器。但是，随着流量的不断增大，大长径比油冷却器的流动阻力要远大于小长径比的油冷却器，其综合性能不及长径比小的油冷却器。