将上述柱塞泵热传递结点模型用于液压系统动态温度计算时,其计算原理描述如下:
1)泵发热量E0按比例分配给下列结点
(1)泵的出口流体结点(k1)。
(2)壳体回油流体结点(k2)。
图11.2 简化的柱塞泵传热学模型关系图
图中:TF为流体结点温度;TF0为流体结点初始温度;TF(L)为上游流体结点温度;TM为质量结点温度;MF为流体结点质量;MM为泵质量结点质量;cPF为流体比热容;cPM为泵体质量结点比热容;R1为热传导系数;B1、B2、B3、B4为对流换热系数;C0为辐射换热系数;G1、G2、G3、G4为质量传递换热系数,G=ρQcPF;ρ为流体密度;Q为流体体积流量;TA为周围大气温度;Ts为周围结构温度;E为传递的热量(功率);Δt为时间步长。
(3)泵的质量结点(k3)。
2)对入口流体结点应考虑下列热交换
(1)与上游流体结点的热交换(G1和R1)。由于入口流体沿着流动方向的热传导很小,因此可以忽略,即
(2)与内部质量结点的热交换(B1)
(3)与出口流体结点的热量传输(G4)
(4)从壳体到泵入口的质量传输(G2)
传入入口流体结点的热量使得入口流体结点(F1)的温度升高,因此
3)对出口流体结点应考虑下流热交换
(1)部分泵发热量(k1)
(2)与内部质量结点的热交换(B2)
(3)与入口流体结点的质量传输(G4)
(4)与壳体回油流体结点的质量传输(G3)
传入出口流体结点的热量使得出口流体结点(F2)的温度升高,因此
4)对泵壳体回油流体结点应考虑下列热交换
(1)部分泵发热量(k2)
(2)与泵出口流体结点的质量传输(G3)
(3)与内部质量结点的热交换(B3)
(4)与泵入口流体结点的质量传输(G2)
传入泵壳体回油流体结点的热量使得壳体回油流体结点(F3)的温度升高,因此
5)对泵体质量结点应考虑下列热交换
(1)部分泵发热量(k3)
(2)与出口流体结点的热交换(B2)
(3)与入口流体结点的热交换(B1)
(4)与壳体回油流体结点的热交换(B3)
(5)与周围大气的热交换(B4)
(6)与周围结构的热交换(C0)
传入泵的质量结点的热量使得泵的质量结点(M)的温度升高,所以
整理计算:
将式(11.1)~式(11.4)代入式(11.5),并展开整理可得入口流体结点方程
将式(11.6)~式(11.9)代入式(11.10),并展开整理可得出口流体结点方程
将式(11.11)~式(11.14)代入式(11.15),并展开整理可得壳体回油流体结点方程
将式(11.16)~式(11.21)代入式(11.22),并展开整理可得质量结点方程
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