空水冷却器设计

- 2MW2MW 空水冷双馈风力发电机的空水冷却器设计说明书空水冷双馈风力发电机的空水冷却器设计说明书 一、设计要求一、设计要求 本设计适于环境温度 40°C，海拔 2200 m 环境。换热量为 39kW，冷却 液为 55%乙二醇与 45%纯水的混合溶液，流量为9m3/h，冷却液进水温度 48°C，出水温度 52.4°C，冷却液压降0.05MPa；空气流量 1.56m3/s，冷却器 进风温度 74.5°C，出风温度 53°C，空气允许压降135Pa。 设计选用的换热管外径 8.8mm，径 7.5mm 的冷却器构造设计。 主要部件材料为 序号 1 2 3 二、冷却器主要构造参数二、冷却器主要构造参数 表表 1 1 构造参数表构造参数表 序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 冷却器长度 冷却器宽度 冷却器高度 符号单位 mm mm mm mm mm mm mm 公式 查图 查图 查图 查图 查图 查图 查图 数据 1400 375 664.5 1230 268 263 545.4 部件 冷却水管 散热片 密封材料 材料 BFe10-1-1〔镍白铜〕 T2〔紫铜带〕 三元乙丙橡胶 L W H 冷却器冷却局部长度L′ 进水水箱长度 进水水箱宽度 散热片总长度 L1 W 1 l - 8 9 10 11 12 13 14 散热片总宽度 散热片厚度 两散热片间距 散热片总数 冷却管长度 冷却管外径 冷却管径 w δ1 tp N lg Dout Din mm mm mm — mm mm mm 查图 查图 查图 查图 查图 查图 δ 264 0.15 2.15 550 1194 8.8 7.5 15冷却管壁厚δmm=(Dout-Din)/ 2 0.5 16 17 18 冷却管总数 每排冷却管总数 垂直流向的管排 中心距 迎流方向的管排 中心距 冷却管进水法兰径 冷却管出水弯管径 nz ng s1 — — mm 查图 查图 查图 192 12 22 19 20 21 s2 Φ1 Φ2 mm mm mm 查图 查图 查图 30.3 38 38 三、满足设计要求所需要的散热器传热系数三、满足设计要求所需要的散热器传热系数 表表 2 2 海拔海拔 2200 m2200 m 环境所需要散热器传热系数计算表环境所需要散热器传热系数计算表 序号 1 名称 换热量 符号单位 kW 公式数据 39Q - 2 3 4 5 6 空气体积 流量 进风温度 出风温度 空气温差 空气允许 压降 冷却液体积 流量 进口冷却液 温度 进口冷却液 密度 冷却液比热 冷却液温差 出口冷却液 温度 冷却液平均 温度 冷却液密度 冷却液的动 qva ta1 ta2 Δt a Δp a m3/s °C °C °C Pa  t a  t a1 — t a 2 1.56 74.5 53 21.5 135 2qwm3/h9 3tw1°C48 4ρw1kg/m3 kJ/(kg ·K) °C °C 查表1070.94 5 6 7 cpw Δt w tw2 查表 t w Q/( w1cpwqvw/3600) 3.2973 4.42 52.4 8 9 10 twm ρw ηw °C kg/m3 kg/(m· t wm t w1 t w2 0.550.2 1063.95 1961.2×1 查表 查表 - 力粘度 11 冷却液的普 朗特数 冷却液导热 系数 冷却液流速 管雷诺数 管 Darcy 阻 力系数 管努塞 尔数 管换热 系数 冷却液压降 冷却液密度 冷却液比热 s)0-6 查表16.9Pr— W/(m· K) m/s — — 12 13 14 15 λw vw Re f1 查表 v w  2q vw 3600 F w Re  w v w D in / w 2 f 1   1.82lgRe1.64 0.3821 1.11 4514.7 0.038 16Nu— Nu f / 8Re  1000Pr f 1  12 .7 2 / 3f / 8 Pr f  1 50.98 2 / 3  d   1   c t l   17 18 19 20 hi Δp w ρw1 cpw W/(m2 ·K) MPa kg/m3 kJ/(kg ·K) °C h i  Nu w / D in 2597.0 0.05 1063.95 3.306 查表 查表 t w Q/( w1cpw q vw /3600) 21冷却液温差Δtw   2  F  l w  n z  D out  4   2N  n z  D out  t p  1  N — 1 4.44 22散热面积Fm2151.37 - 23 24 25 26 温度参数1 温度参数2 修正系数 对数平均 温差 修正后的传 热系数 P R φ Δt m P  (t a 2  t a1 ) / (t w 2  t a1 ) — — — t m  R  (t w1  t w 2 ) / (t a 2  t a1 ) 0.811 0.205 0.845 11.51 查图 (t w1 t a2 )  (t w2 t a1 ) ln[(t w1 t a2 ) / (t w2 t a1)]°C W/(m2. K) K 1000Q /(F tm) 27K′26.526.5 四、设计散热器的传热系数四、设计散热器的传热系数 表表 3 3 海拔海拔 2200 m2200 m 环境所设计散热器传热系数计算表环境所设计散热器传热系数计算表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名称 换热量 空气体积流量 进风温度 出风温度 空气温差 空气允许压降 进口空气密度 空气质量流量 空气比热 符号单位 kW m3/s °C °C °C Pa kg/m3 kg/s kJ/(kg ·K) 公式  t a  t a1 — t a 2 数据 39 1.56 74.5 53 21.5 135 0.7776 1.58 1.00065 Q qva ta1 ta2 Δt a Δp a ρa1 qma cpa 计算 查表 - 10 11 12 13 空气温差 空气平均温度 空气密度 空气的动力粘 度 空气导热系数 Δt a tam ρa ηa °C °C kg/m3 kg/(m· s) W/(m· K) m2 m2 m2 t a Q/( a1 c pa q va ) t am  t a1  t a2  0.5 24.44 63.75 0.8024 19.9×1 0-6 2.9×10- 2 查表 查表 14λa查表   2  F  l w n z  D out  4  2N  n z  D out  t p  1  N —1 15 16 17 散热面积 管子面积 冷却液流道 面积 空气最小流通 面积 F Fg Fw 151.37 5.4 0.00423 9 0.17424 8.95 0.651 2.396 F