空水冷却器设计(DOC)

2MW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

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，内径7.5mm的冷却器结构设计。

主要部件材料为

序号部件材料

1 冷却水管BFe10-1-1（镍白铜）

2 散热片T2（紫铜带）

3 密封材料三元乙丙橡胶

二、冷却器主要结构参数

表1结构参数表

序号名称符号单位公式数据

1 冷却器长度L mm 查图1400

2 冷却器宽度W mm 查图375

3 冷却器高度H mm 查图664.5

4 冷却器冷却部分长度L′mm 查图1230

5 进水水箱长度L1mm 查图268

6 进水水箱宽度W1mm 查图263

7 散热片总长度l mm 查图545.4

8 散热片总宽度w mm 查图264

9 散热片厚度δ1mm 查图0.15

10 两散热片间距t p mm 查图 2.15

11 散热片总数N —已知550

12 冷却管长度l g mm 查图1194

13 冷却管外径D out mm 查图8.8

14 冷却管内径D in mm 查图7.5

δ

15 冷却管壁厚δmm

0.5

=(D out-D in)/2

16 冷却管总数n z—查图192

17 每排冷却管总数n g—查图12

垂直流向的管排

18

s1mm 查图22

中心距

迎流方向的管排

19

s2mm 查图30.3 中心距

20 冷却管进水法兰内径Φ1mm 查图38

21 冷却管出水弯管内径Φ2mm 查图38

三、满足设计要求所需要的散热器传热系数

表2海拔2200 m环境所需要散热器传热系数计算表序号名称符号单位公式数据

1 换热量 Q kW 已知 39 2

空气体积 流量

q va m 3/s 已知 1.56 3 进风温度 t a1 °C 已知 74.5 4 出风温度 t a2 °C 已知

53 5 空气温差 Δt a °C a a1a 2t t t ∆=—

21.5 6

空气允许

压降 Δp a

Pa

已知

135

2

冷却液体积流量 q w

m 3/h

已知 9

3

进口冷却液温度 t w1

°C 已知 48

4

进口冷却液密度

ρw1 kg/m 3 查表 1070.94 5 冷却液比热 c pw kJ/(kg·K) 查表

3.2973 6 冷却液温差 Δt w °C w w1w vw /(/3600)p t Q c q ρ∆=⋅⋅

4.42 7

出口冷却液

温度 t w2

°C

已知

52.4

8

冷却液平均温度

t wm °C ()5.021w ⨯+=w w m t t t

50.2 9 冷却液密度 ρw kg/m 3 查表 1063.95 10

冷却液的动ηw

kg/(m·s)

查表

1961.2×10-6

力粘度 11

冷却液的普朗特数 Pr — 查表 16.9

12

冷却液导热 系数

λw W/(m·K) 查表

0.3821 13 冷却液流速 v w m/s w vw w 23600v q F =⨯ 1.11 14 管内雷诺数 Re — w w in w Re /v D ρη=⋅⋅

4514.7 15

管内Darcy 阻

力系数 f 1

—

()2

164.1Re lg 82.1--=f

0.038

16

管内努塞

尔数 Nu

—

()()()

t

f f c l d f f Nu ⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-=

3

/23

/211P r 8/7

.121P r 1000

Re 8/

50.98

17

管内换热

系数

h i W/(m 2·K) i w in Nu / h D λ=⋅

2597.0 18 冷却液压降 Δp w MPa 已知 0.05 19 冷却液密度 ρw1 kg/m 3 查表 1063.95 20 冷却液比热 c pw kJ/(kg·K) 查表

3.306 21

冷却液温差

Δt w °C

w w1w vw /(/3600)

p t Q c q ρ∆=⋅⋅

4.44

22 散热面积 F

m 2

()

()

124l 12—N t D n N D n w F p out z out z ⨯-⨯⨯+⨯⎪

⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯-⨯=δππ

151.37