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在液压系统中，油液温度过高会引发诸多风险，如油液分解变质、系统部件磨损加剧、密封件和轴承损坏等。因此，选择合适有效的热交换器是液压系统设计的关键。下面我们来讨论一下如何选择热交换器，以及各类热交换器有什么特点。工作温度较低的小型液压系统可依靠自然对流散热，倘若自然对流无法提供充足冷却效果，就必须安装散热器。此外，若需特定油温来稳定液压油粘度，或者设备存在油液温度异常升高问题（如密封件寿命缩短或油液频繁劣化），也应考虑安装散热器。无论是移动液压系统还是工业液压系统，液压油液热管理问题都不容忽视。在任何设备中，选择尺寸、功效合适的散热器能有效降低故障发生率，提高系统运行效率。那么，如何确定哪种热交换器最适合特定应用场景呢？与大多数设计难题一样，答案是 “视情况而定”。需要考虑众多因素，且热交换器种类繁多，每种都有其独特优势。热交换器的选择通常与待冷却系统的类型直接相关，这意味着必须考虑诸如热负荷、可用空间、环境条件、动力源、噪音、运行成本等关键参数。准确界定液压系统冷却需求具有一定难度，因为机器在不同工作周期内实际产生的热量往往会有所变化，而且环境温度或其他因素会影响系统热量分布。在考虑热交换器的应用和尺寸选型时，必须依据液压油的理想工作温度以及达到该温度所需的时间来进行计算。无论是新设计项目还是改造工程，如果不明确具体的使用工况并进行全面计算，就很难选出合适的热交换器。与制造商合作选择热交换器时，可根据以下信息对应选择合适的热交换器：如果是水冷式热交换器，还需要知道冷却水进水温度与流量。大多数制造商产品资料都包含示例、步骤和简化方程，以帮助用户正确确定热交换器尺寸。一旦确定了热负荷参数和其他关键影响因素，下一步就是选择热交换器的类型：风冷式冷却器与水冷式冷却器。![]()
在无冷却水可用，或选择通过周围空气从油液中带走热量时，可使用气/油冷却器通过热对流实现散热，如图所示。热油流经这些热交换器的管道，扰流器有助于打破层流，促进热量从流体高效的传递至管壁。管道金属通常具有较高的热导率。![]()
气/油冷却器的芯体有两种结构类型：管翅式结构与板翅式结构。管翅式结构由圆形或椭圆形管道以及一系列外部翅片组成。这种设计重量较轻，压降较低。管道通常为焊接铝管，管壁较薄，因此在应用中更容易受到极端压力和外部杂物的损坏。![]()
板翅式结构如图所示的特点是紧凑高效。与管翅式单元相比，每单位工作面积能提供更好的冷却效果。其基本结构是由平板分隔开的翅片腔室构成，使流体交替流经热通道和冷通道。这种设计形成了一种蜂窝状结构，具有较高的抗振动和抗冲击能力。芯体通常由铝制成，芯体结构通常在受控气氛或高真空环境中钎焊而成。![]()
使用板翅式结构的另一个原因是其设计灵活性远高于管翅式。通过改变翅片类型、高度和密度，可轻松改变翅片通道尺寸。板翅式热交换器的尺寸可实现定制，以适应特定工作空间要求。热交换器制造商根据应用需求，可提供多种不同配置参数的设备。移动设备使用直流电动机驱动风扇，工业设备和液压动力单元（HPUs）则采用交流电机驱动风扇，使空气通过冷却器芯体实现降温冷却。当选择通过第二种流体（通常是水）从液压油中带走热量时，会使用水/油冷却器。壳管式热交换器在行业中占据主导地位已超过 50 年。然而，近年来新的设计不断涌现，旨在提高效率，在更小的空间内提供等效的传热效果，同时降低生产制造成本。![]()
壳管式热交换器设计有带法兰的外壳，端盖与外壳端部密封良好。壳体内有精确排列的管道，贯穿外壳长度并终止于端板。管端固定在端板上，从而密封外壳两端。冷却水在管内流动，热液压油在壳体内管道周围流动。管道穿过多个折流板，折流板提供结构刚性，并使热流体形成迷宫式流动路径。这种流动方式通过迫使热流体垂直于管道流动并促进层流，增强了传热效果。![]()
一种高效的壳管式设计在管道外侧增加了许多翅片。这些翅片增加了表面积，提高了传热系数，从而使热交换器尺寸比标准壳管式配置更小。但由于内部传热表面积增加，其压降也高于旧型号。![]()
另一种新型热交换器设计是钎焊板式热交换器。如图所示钎焊板式热交换器，传热表面由一系列不锈钢板组成，每块板都压印有波纹图案，兼具高强度、高效率和抗结垢性能。板的数量和设计根据所需的传热能力而有所不同。各板之间夹有薄铜片或镍片，然后将板组、端板和连接部件在真空炉中进行钎焊，使板在边缘和所有接触点处牢固连接。进出接口有多种不同样式。![]()
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钎焊板式热交换器结构紧凑、坚固耐用，且传热能力强。与同等热性能的壳管式热交换器相比，其容纳的液体体积仅为后者的八分之一。不锈钢材质的钎焊板式设计允许流速高达 20 英尺 / 秒。较高的流速加上湍流，使其传热速率达到壳管式热交换器的 3 至 5 倍。较高的传热速率意味着在给定容量下所需的传热面积更小。当空间尺寸要求是设计重点考虑因素时，钎焊板式热交换器可能是最佳选择。测试表明，钎焊板式设计可允许直径达 1 mm左右的颗粒(如遇到更大颗粒，应使用过滤器或滤网）。由于其结构特点，这些热交换器必须采用化学清洗（有机溶剂等）而非传统机械清洗（如刷子刷洗、高压水冲洗等）方式。编译整理：i小编-路全锋、马艳双
相关参考资料
[2] 东旭液压&贺力克样本，有需要的可以通过下方链接下载查看。
样本下载链接: https://pan.baidu.com/s/1DsmbuI06y7kGYpxr6Z3cwA?pwd=uy3r 提取码: uy3r
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