آشنایی با نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن برای بهینه‌سازی دما و عملکرد سیستمهای هیدرولیکی و موتورهای صنعتی.
نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن
علی بی آرام – با پیشرفت فناوری در حوزه سیستمهای مکانیکی و هیدرولیکی، اهمیت مدیریت حرارت و کنترل دمای عملکرد اجزای حیاتی روزبه‌روز بیشتر می‌شود. یکی از ابزارهای مؤثر در این زمینه، کولینگ روغن یا سیستم خنککننده روغن است که نقش مهمی در افزایش بازدهی، کاهش استهلاک و جلوگیری از خرابی‌های زودرس دارد. در این مقاله با تمرکز بر نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن، به بررسی اصول عملکرد، انواع خنک‌کننده‌ها و روش‌های محاسبه ظرفیت مورد نیاز برای خنک‌کاری مؤثر پرداخته می‌شود. این مطالب راهنمایی کاربردی برای مهندسان، تکنسین‌ها و فعالان حوزه صنعت خواهد بود.
کولر روغن چیست؟ عملکرد و نحوه کار آن
خنککننده در موتور برای جذب گرمای حیاتی کاربرد دارد. خنککننده هیدرولیک یا اویل کولر (Oil Cooler) یک دستگاه یا سیستم خنک‌کاری است که برای کنترل و کاهش دمای روغن هیدرولیک در سیستمهای هیدرولیکی استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها معمولاً شامل یک سیستم خنککننده، یک تانک ذخیره‌سازی و سیستم چرخه روغن هیدرولیک هستند که موجب خنک کردن و روان‌کاری مایع هیدرولیک می‌شوند.
در نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن، شناخت دقیق نوع سیستم خنککننده و ظرفیت آن برای حفظ دمای بهینه از اهمیت بالایی برخوردار است. خنککننده هیدرولیک می‌تواند از انواع مختلفی مانند تبادل‌حرارت هوا-مایع، ترکیبی، آب-مایع و گاز-مایع باشد.
اویل کولر یا خنک‌کن روغن هیدرولیک در سیستمهای هیدرولیک استفاده می‌شود تا دمای روغن هیدرولیک را کاهش دهد. این دستگاه به عنوان یک رادیاتور عمل می‌کند و گرمای روغن تولیدشده در سیستم هیدرولیک را به وسیله یک سیستم خنککننده به محیط منتقل می‌کند. این کار سبب کاهش دمای روغن و حفظ عملکرد بهینه سیستم هیدرولیک می‌شود.
در بسیاری از طراحی‌های صنعتی، توجه به نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن نقش اساسی در افزایش عمر و کاهش استهلاک اجزای سیستم دارد. این دستگاه وسیله‌ای مکانیکی است که برای حذف حرارت اضافی موتورهای احتراق داخلی از طریق مبدل حرارتی استفاده می‌شود و همچنین برای خنک کردن قطعات مکانیکی مختلف مانند موتور و سیستم انتقال مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه به شکل یک رادیاتور کوچک است که در جلوی سیستم رادیاتور پایه آب قرار دارد و هدف اصلی آن کاهش دمای خودرو یا دستگاه در حین کار است.
عملکرد یک خنککننده روغن موتور
وظیفه کولینگ روغن، نگهداری روغن در دمای کارکرد مناسب است که بین ۲۳۰ تا ۲۶۰ درجه فارنهایت است. این مبدل‌های حرارتی مشابه رادیاتور خودرو عمل می‌کنند. هدف از مساحت سطح بزرگ آن‌ها این است که بسته به نوع خنککننده روغن، تا حد ممکن گرما را به هوا یا مایع خنککننده اطراف بتابانند. در نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن، در نظر گرفتن ظرفیت انتقال حرارت این مبدل‌ها نقش کلیدی در عملکرد پایدار موتور دارد.
خنک‌کننده‌های روغن به هوا معمولاً در کنار رادیاتور، پشت توری‌های خودرو قرار می‌گیرند. این ناحیه بیشترین جریان هوا را که برای اتلاف بهینه گرما لازم است، ارائه می‌دهد. موتورهای دارای فن خنککننده، رادیاتورهای پایه آب و روغن را به سرعت خنک می‌کنند.
خنککننده روغن با عمل به عنوان یک مکانیسم خنککننده اضافی، می‌تواند دمای بالا را در موتورهای هوا خنک به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این کار طول عمر موتور را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. کولرهای روغنی برای کامیون‌های سنگین‌تر مفید هستند؛ زیرا فشار وارده بر پیشرانه را کاهش می‌دهند. در این میان، نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن باید متناسب با نیاز گرمایی و حجم کاری موتور طراحی شود تا سیستم از عملکرد بهینه برخوردار باشد.
این سیستم خنککننده بهبود یافته نه تنها روغن موتور را از داغ شدن بیش از حد جلوگیری می‌کند، بلکه مانع خراب شدن زودهنگام آن نیز می‌شود.
نمودار یک کولر روغنی
انواع خنککننده روغن موتور
کولرهای روغن موتور به طور کلی به دو نوع روغن به آب و روغن به هوا تقسیم می‌شوند.
- کولر روغن به آب
- کولر روغن به هوا
کولر روغن به آب
در این نوع کولرهای روغنی، خنککننده از یک عنصر مبدل حرارتی برخی از قطعات عبور می‌کند. مایع خنککننده یا با افزودن گرما به روغن سرد یا گرفتن گرما از روغن بیش از حد داغ فعال می‌شود. این نوع اویل کولر هیدرولیک با استفاده از آب به عنوان مایع خنککننده، روغن هیدرولیک را خنک می‌کند. خنککننده هیدرولیک آب خنک، یک واحد جابه‌جا کننده حرارت است که برای خنک کردن سیستمهای هیدرولیکی با استفاده از آب به کار می‌رود.
در نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن، در نظر گرفتن ظرفیت انتقال حرارت این مبدل‌ها و دبی جریان آب از عوامل مؤثر در انتخاب نوع مناسب سیستم خنککننده به حساب می‌آید. این دستگاه روغن گرم شده توسط سیستم هیدرولیک را به داخل لوله‌های کوچک جاری می‌کند و سپس آب سرد جاری از زیر واحد عبور داده می‌شود تا حرارت به محیط وارد شود و درنهایت آب گرم خارجی از واحد خارج شده؛ بنابراین سیستم هیدرولیک خنک می‌شود. بر مبنای دبی پمپ اندازه اویل کولر آب خنک هیدرولیک نیز متفاوت است.
بیشتر بخوانید:
- رونمایی شیندلر از محصول جدید خود تحت عنوان آسانسور شیندلر ۵۰۰۰
- چرا چراغ تونلی، مناسب چاه آسانسور نیست؟
کولر روغن به هوا
رادیاتور کوچکی است که روغن موتور را قادر می‌سازد به‌صورت مستقیم از هوای محیط از فن‌های خنککننده، سرد شود. بیشتر کولرهای روغن به هوا با یک سوپاپ بای‌پس با کنترل ترموستاتیک کار می‌کنند که مانع از عبور روغن موتور از کولر بدون رسیدن به دمای کاری مطلوب می‌شود. در نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن، عملکرد این سوپاپ‌ها و دمای فعال‌سازی آن‌ها یکی از پارامترهای مهم طراحی سیستم محسوب می‌شود.
انواع مختلف خنک‌کننده‌ها شامل سبک لوله و پره اصلی است که در آن روغن از یک یا چند خنککننده عبور می‌کند. برخی از انواع دیگر ممکن است دارای چندین ردیف خنککننده یا دارای یک نوع صفحه انباشته باشند. برخی از کولرهای روغن به سبک هدر هستند که مخازن انتهایی آن مانند رادیاتور طراحی شده است.
این نوع اویل کولر هیدرولیک با استفاده از هوایی که از محیط گرفته می‌شود، روغن هیدرولیک را خنک می‌کند که در اصطلاح به آن‌ها اویل کولرهای هوا خنک گفته می‌شود. در بررسی نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن در این نوع سیستم‌ها، میزان جریان هوا، سطح تماس و سرعت فن از عوامل حیاتی به‌شمار می‌روند.
اویل کولر هوا خنک، یک نوع دستگاه خنککننده است که از اصطلاح اویل برای توصیف آن استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها از یک فن برقی برای مداوم پراکندن هوا روی یک منطقه استفاده می‌کنند و برای خنک کردن روغن، به‌کار گرفته می‌شوند. این دستگاه‌ها معمولاً در منازل، محل‌های کاری و فضاهای باز استفاده می‌شوند تا روغن را خنک کنند و موجب بهبود عملکرد سیستم هیدرولیک شوند.
یک کولر روغن چگونه کار می‌کند؟
کولرهای روغن معمولاً با انتقال هوا از موتور به روغن کار می‌کنند. اگر موتور خودرو شما در جلو باشد، هوا از طریق سوراخی در سپر و روی دسته‌ای از پره‌های فلزی کوچک که روغن را خنک نگه می‌دارند، جریان می‌یابد. روغن با عبور از سوراخ‌های کوچک پشت باله‌ها خنک می‌شود. در نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن، طراحی این پره‌ها و ابعاد عبور جریان هوا از اهمیت بالایی برخوردار است.
در کولرهای روغن به هوا که معمولاً در جلو رادیاتور نصب می‌شوند، به روغن موتور امکان دسترسی سریع به سردترین هوای تازه از فن خنککننده داده می‌شود. در بیشتر موارد، روغن از موتور به شکل یک آداپتور «ساندویچ» عبور می‌کند. یکی از اصول مطرح در نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن در این حالت، در نظر گرفتن موقعیت نصب و جریان مستقیم هوا است.
این آداپتور بین فیلتر روغن و بلوک موتور نصب شده است؛ زیرا اجازه می‌دهد روغن داغ قبل از بازگشت به موتور از فیلتر عبور کند. برخی از این آداپتورهای ساندویچی با کنترل ترموستاتیک طراحی شده‌اند که جریان روغن را تا رسیدن به دمای خاصی غیرفعال می‌کند. نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن در اینجا شامل تعیین دقیق دمای فعال‌سازی ترموستات و مسیر عبور روغن است.
برخی از سیستم‌ها با یک کنترل از راه دور که روی فیلتر روغن نصب شده و یک آداپتور اضافی که از فیلتر روغن موجود استفاده می‌کند، طراحی شده‌اند. فیلتر روغن موجود به شیلنگ‌های لوله‌کشی به کولر و پایه فیلتر از راه دور متصل می‌شود.
اغلب یک ترموستات درون‌خطی وجود دارد که عملکرد بای‌پس یکسانی را ارائه می‌دهد. در خودروهایی که فضایی برای نصب در جلو رادیاتور وجود ندارد، سازندگان کولرهایی را در جای دیگری از موتور ارائه می‌کنند. برخی حتی دارای فن خنککننده مخصوص به خود هستند. عملکرد کولینگ روغن به این صورت است که روغن گرمای تولید شده را از طریق یک سیستم به داخل اویل کولر هیدرولیک جاری می‌کند.
سپس روغن با فشار معین از طریق لوله‌های داخلی اویل کولر گردش داده می‌شود تا در مخزن حاوی آب حرکت کند و معمولاً این جابه‌جایی روغن در اویل کولر و عبور از فن و یا آب خنک‌شده در لوله‌های مسی اویل کولر آب خنک، منجر به خنک شدن روغن هیدرولیک می‌شود.
در این بخش نیز نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن در تعیین دبی جریان، فشار مطلوب و زمان گردش نقش تعیین‌کننده دارد. در این مرحله، حرارت روغن توسط آب خنک شده و روغن در سریع‌ترین زمان ممکن از حرارت بالا خارج شده و به‌سرعت بازیابی و عملکرد بهینه خود را در سیستم هیدرولیک به‌دست می‌آورد.
معایب
باوجود مزایای خوب کولر روغن، برخی محدودیت‌ها همچنان وجود دارد.
- برخلاف آب، روغن ممکن است قابل اشتعال باشد.
- برای کارکرد کولر روغن نیاز به روغن اضافی است.
- تعمیر و نگهداری اضافی باید انجام شود.
- خرابی ترموستات گردش روغن را متوقف می‌کند، به‌خصوص اگر برای همیشه قفل باشد.
- اگر دریچه برای همیشه باز باشد ممکن است بیش از حد خنک شود.
مزایا
- کاهش دمای روغن هیدرولیک و در نتیجه افزایش عمر مفید آن
- کاهش خوردگی و سایش قطعات در سیستم هیدرولیک
- حفاظت از سیستم هیدرولیک در برابر افزایش فشار و دما
- افزایش کارایی سیستم هیدرولیک و کاهش هزینه های نگهداری و تعمیرات
- کاهش سر و صدا و ارتعاش در سیستم هیدرولیک
- افزایش بهره‌وری و کارایی سیستم هیدرولیک و کاهش مصرف انرژی
کلام پایانی
درک دقیق نحوه محاسبات و استفاده از کولینگ روغن، شرط اساسی برای طراحی بهینه سیستمهای خنک‌کاری در ماشین‌آلات صنعتی و خودروها است. انتخاب صحیح نوع کولر، محاسبه دقیق ظرفیت خنک‌کنندگی و توجه به شرایط عملیاتی می‌تواند عمر مفید سیستم را افزایش داده و عملکرد آن را در سطحی پایدار نگه دارد. با به‌کارگیری اصول مطرح‌شده در این مقاله، کاربران می‌توانند از عملکرد مطمئن‌تری در سیستمهای خود بهره‌مند شوند و از مشکلات ناشی از دمای بالا جلوگیری کنند.
مطالب مرتبط
مطالب اخیر
