淬火油的冷却

二、淬火油的冷却

在进行淬火槽设计时，其容积的确定除需要考虑到产量、工艺条件、介质种类、搅拌形式及强度等相关因素外，还必须将介质的冷却方式和冷却能力计算在内。

淬火时，淬火介质的整体温升计算公式如下

式中:ΔT为温升幅度，℃; W_件为每次淬火件量(含挂、吊具)，kg; C_件为高温时工件比热，取0.17kcal/kg·℃; T_件为工件淬火时的温度，850～950℃; C'低温时的工件比热，0.12kcal/ kg·℃;T'为工件淬火终了温度，如100℃; W_油为淬火油总量，kg; C_油为淬火油平均比热，0.45kcal/kg·℃。1Kcal= 4.186kJ。

需要指出，各种文献确定的工件和淬火油的比热并不一致，但大体上都在一个相近的范围之内。为方便计算，工件比热可以取0.16kcal/kg，淬火油比热取0.43kcal/kg或0.44kcal/kg。这样，上式可简化为

利用简化公式计算的结果，相差不大于5%，是可以接受的。淬火介质的冷却可大致分为自然冷却和强制冷却两种方式。

(1)自然冷却。依靠淬火槽中液面散热的冷却方式。这种方式的散热能力很差，一般仅为1～3℃/h，对于连续式淬火炉或间隔周期较短的周期式淬火炉油槽，没有实用价值。

(2)强制冷却。依靠系统中配装的冷却器、冷却塔等设备，使热的介质通过冷却设备，经冷却的介质再回到淬火槽中。

目前，国内外均有已形成系列化的各种不同工作方式和冷却能力的换热器，如列管式换热器、板式换热器、空气冷却器、冷却塔和真空热管式空冷换热器等。其中以真空热管式空冷换热器效果最好。这种换热器采用相变换热原理，以空气为冷却介质，具有换热效率高(可达紫铜的400倍以上)、热流密度大、导热速度快(50m/s)、运行成本低、节约用水、无须防冻、不结垢、没有油和水互混危险等突出特点。

大连海威热处理技术装备有限公司生产的热管式空冷换热器由真空热管、下机箱(介质通过箱)、上机箱(风冷箱)、轴流风机四大部分组成。

(1)真空热管。以经整体挤压肋化、形成散热片的L1纯铝管制成。将该铝管抽成某种程度的真空，再按管内容积的一定比例充入某种工质(根据换热要求，分别选用乙醇、甲醇、丙酮、异丙酮、液氨或氟利昂等)，然后密封起来。

真空热管的工作原理:将多支真空热管(热管束)的下端(热端)垂直安装在换热器的下机箱中，当其热端被冷却介质加热时，管内工质受热汽化(在真空状态下，其启动温度不高于－60℃)，在汽化过程中吸收大量的热量;随着气体上升，将热量传导到热管上端的散热片上，安装在上机箱后面的轴流风机即将热量吹走，完成“液—汽相变”循环。由于工质汽化使管内压力上升，工质汽化温度随之升高，并在空气冷却作用下，再变成液体，沿着热管内壁回流到热管的下端，完成“汽—液相变”循环。在整个相变过程中，工质根据温度、体积、压力的即时变化，自动维持液—汽、汽—液的动态平衡，使换热过程得以持续进行。

由于热管上端的温度传导是在加压情况下进行的，因而可在散热片表面形成极大的热流密度，大大提高了换热效率。同时，由于是整体肋化，没有热阻，铝的导热系数较高，获得了非常优良的换热效果。

(2)下机箱用碳钢板制成，箱内加有控制介质流动路径的导流板，以避免介质流动时形成“短路”。下机箱上盖为锥形孔多孔板，用来密封插入的真空热管。在箱体两侧加装介质入口管、出口管、排气管、排污管。

真空热管的下端插在下机箱内，吸热面直接与介质接触，介质在热管外流动。

介质在下机箱内的流动空间截面积达0.4m²，远大于出口管、入口管的截面积，因而不会在下机箱内造成堵塞。

(3)上机箱用来固定插入下机箱的热管上端和轴流风机。热管按“品”字形排列，以提高通风性能。

(4)选用标准轴流风机，风量和风压均在计算工件量的基础上加大20%以上，以确保满足需要。

一般情况下，安装冷却器时都应该加装过滤器。这不仅是为了保护冷却器和循环泵，同时也有利于淬火介质的净化。