Охладитель масла: водомасляный и воздушный, как подобрать

Охладитель масла (маслоохладитель) — теплообменник, который отводит тепло от масла гидросистемы, редуктора, компрессора или закалочной ванны и держит его температуру в рабочем диапазоне, обычно 40–55 °C. Водомасляный охладитель отдаёт тепло воде от чиллера или оборотной системы, воздушный — наружному или цеховому воздуху через радиатор с вентилятором. Ниже — какие бывают охладители, как их подобрать по мощности и расходу масла и где их ставят в гидросистеме.

Зачем охлаждать масло

Всё, что насос гидросистемы потребил и не превратил в полезную работу, становится теплом в масле: потери в насосе, дросселях, клапанах и трубах. У гидростанции с нерегулируемым насосом это ориентировочно 20–40 % мощности привода. Перегретое масло теряет вязкость, растут утечки и износ, быстрее стареют масло и уплотнения, поэтому температуру в баке держат не выше 50–60 °C, а для точных систем — около 40 °C. Тепловую нагрузку гидростанции по мощности привода считает задача о чиллере для охлаждения масла в гидростанции.

Виды маслоохладителей

• Кожухотрубный водомасляный. Самый распространённый: масло идёт в межтрубном пространстве с перегородками, вода — по трубкам, которые можно прочистить ёршиком. Переносит грязную оборотную воду; устройство разобрано в справочнике о кожухотрубном теплообменнике.
• Пластинчатый водомасляный. Компактнее при той же мощности, но узкие каналы требуют чистой воды и фильтра; для масла выбирают пластины с широким каналом и уплотнения из NBR — справочник о пластинчатом теплообменнике.
• Воздушный радиатор. Алюминиевый радиатор с вентилятором на электро- или гидромоторе. Воды не нужно, но охладить масло он может только до температуры на 15–20 °C выше воздуха: в жару и в горячем цехе заданную температуру он не удержит.

Как подобрать охладитель масла

Мощность охладителя по расходу масла и его охлаждению:

Q = V × ρ × c × Δt / 60

• Q — тепло, которое нужно снять с масла, кВт; V — расход масла через охладитель, л/мин;
• ρ — плотность масла, ориентировочно 0,87 кг/л; c — его теплоёмкость, 1,8–2,0 кДж/(кг·°C), в расчёте 1,9;
• Δt — охлаждение масла в охладителе, °C.

Пример: через охладитель идёт 120 л/мин масла, на входе 55 °C, на выходе 50 °C. Q = 120 × 0,87 × 1,9 × 5 / 60 = 16,53 кВт. Расход воды при её нагреве на 5 °C — 16,53 / (1,163 × 5) = 2,84 м³/ч.

У масла коэффициент теплопередачи в разы ниже, чем у воды, поэтому маслоохладитель на ту же мощность в несколько раз больше водо-водяного. Площадь по четырём температурам можно оценить в расчёте теплообменника, выбрав тип «масло — вода». Кроме мощности, в заявке на подбор указывают марку масла, допустимые потери давления по маслу и воде и температуру воды на входе.

Где ставят охладитель в гидросистеме

• На сливной линии. Самый простой вариант: охлаждается всё масло, которое возвращается в бак. Параллельно охладителю ставят перепускной обратный клапан: при пуске холодное вязкое масло и скачки расхода иначе разорвут охладитель давлением.
• В отдельном контуре. Свой насос гонит масло из бака через фильтр и охладитель обратно в бак независимо от работы гидросистемы. Расход постоянный, охладитель не видит скачков давления, и масло заодно фильтруется.
• Регулирование. Клапан на воде открывается по температуре масла: холодное масло при пуске не переохлаждается, а вода не идёт впустую.

Что из этого следует для подбора

• Воду на маслоохладитель можно давать тёплой: для масла 50 °C достаточно воды 25–30 °C. Серийные чиллеры дают воду от 5 до 15 °C, на +30 °C чиллер подбирают индивидуально — но такой режим экономичнее, чем холодная вода.
• Одна вода на несколько потребителей. Маслоохладители гидростанций, винтовых компрессоров и закалочных ванн в одном цехе удобно подключать к общему контуру чиллера, если им подходит одна температура воды.
• Качество воды решает, сколько проработает охладитель без чистки: накипь в трубках быстро съедает запас по мощности — справочник о воде для чиллера.