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2200m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℃，出风温度53°C，空气允许压降i35Pa。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Lmm查图14002冷却器宽度Wmm查图3753冷却器高度Hmm查图664.54冷却器冷却部分长度Lmm查图12305进水水箱长度L1mm查图2686进水水箱宽度W1mm查图263

7散热片总长度lmm查图545.48散热片总宽度段mm查图2649散热片厚度d1mm查图0.1510两散热片间距tpmm查图2.1511散热片总数N已知55012冷却管长度lgmm查图119413冷却管外径Doutmm查图8.814冷却管内径Dinmm查图7.515冷却管壁厚smm60.516冷却管总数nz查图19217每排冷却管总数ng查图1218垂直流向的管排中心距simm查图2219迎流方向的管排中心距s2mm查图30.320冷却管进水法兰内径①1mm查图3821冷却管出水弯管内径①2mm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2200m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QkW已知392空气体积流量qvam3/s已知1.563进风温度tal°C已知74.54出风温度ta2°C已知535空气温差Ata°CAt—t-taa1a221.56空气允许压降ApaPa已知1352冷却液体积流量q叩m3/h已知93进口冷却液温度tw1°C已知484进口冷却液密度pKwlkg/m3查表1070.945冷却液比热cpwkJ/(kg-K)查表3.29736冷却液温差Atw°CA―Q/(p•c•q/3600)ww1pwvw4.427出口冷却液温度tw2°C已知52.48冷却液平均温度twm°Ct―(t+1)x0.5wmw1w250.29冷却液密度pwkg/m3查表1063.9510冷却液的动nkg/(m・s)查表1961.2x10-6

力粘度11冷却液的普朗特数Pr查表16.912冷却液导热系数2叩W/(m-K)查表0.382113冷却液流速V叩m/sv=2xq/3600/Fwvww1.1114管内雷诺数ReRe=p•v•D/nwwinw4514.715管内阻力系数ff=111.82lgRe—1.64)20.03816管内努塞尔数Nu(f/8XRe-10,00)Pr、Nu=((f\1+12.7%'f/8力r2/3—17,f卜+1:广，50.9817管内换热系数hiW/(m2.K)h=Nu•九/Diwin2597.018冷却液压降ApwMPa已知0.0519冷却液密度pw1kg/m3查表1063.9520冷却液比热cpwkJ/(kg-K)查表3.30621冷却液温差Atw°C及=Q/(p•c•q/3600)ww1pwvw4.4422散热面积Fm2F=1x2Nx(N:兀~)lxw一nx-xD2z4out)+nx兀xD(t—8zoutp1—1))151.37

23温度参数Pp=(t—t)/(t—t)a2a1w2a10.81124温度参数RR=(t—t)/(t—t)w1w2a2a10.20525不修正系数9查图0.84526对数平均温差Atm°CA,_(t.—tJ.(t「t.△t—w1a2w2a1mln[(t—t)/(t—tw1a2w2a)J]11.5127修正后的传热系数KW/(m2.K)K=1000Q/(F,△t•⑺m26.5四、设计散热器的传热系数表3海拔2200m环境所设计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QkW已知392空气体积流量qvam3/s已知1.563进风温度tal°C已知74.54出风温度ta2°C已知535空气温差Ata°C△t—ttaa1a221.56空气允许压降ApaPa已知1357进口空气密度Pa1kg/m3计算0.77768空气质量流量qmakg/s已知1.589空气比热cpakJ/(kg-K)查表1.0006510空气温差Ata°C△t—Q/(p•c-q)aa1pava24.44

11空气平均温度tam°Ct=(t+t)x0.5ama1a263.7512空气密度Pakg/m3查表0.802413空气的动力粘度nkg/(m・s)查表19.9x10-614空气导热系数丸aW/(m-K)查表2.9x10-215散热面积Fm2—F兀一F=lxw一nx—xD2Iz4zout八x2N+nx兀xDy-8)/区outp1xN—1)151.3716管子面积Fgm2F=n兀Dlgzing5.417冷却液流道面积F叩m2F=兀/4xD2n/2winz0.00423918空气最小流通面积Faminm2F=(t-8)(s-D)aminp11outxnxNg0.1742419空气最大流速Vamaxm/sv=q/Famaxmaamin8.9520空气入口面积Falm2F=lxla1g0.65121空气入口速度Valm/sv=q/Fa1vaa12.39622当量直径DemmD=2(t-8)(s-D)ep11out/((t-8)+(s-D方p11out3.4723管外雷诺数ReoRe=pvD/noaamaxea1585.124管外换热系数hoW/(m2.K)实验值4425管内换热系数hiW/(m2.K)h=Nu•九/Diwin2597.0

26镍白铜的导热系数2iW/(m-K)查表2227紫铜的导热系数2W/(m-K)查表39828几何尺寸（图）amma=s/2i1129几何尺寸（图）bmmb=Ja2+(s/2)2/29.3630肋根面积Aim2A=N/2•n•兀D(t-6)1zoutp16.1931肋片突出面积A2m2A=[l/lNQxw-n•兀/4D)]2izout148.2332肋效率组合参数m西-6、m=阿（1+才）39.033无量纲肋高度hh=、:s2/4+s2/4/2-D/212out0.009634肋效率n「=th(mh)/(mh)f0.9636肋面总效率nn=(a+「a)/(a+a)01f2120.9637传热系数KW/(m2.K)K=1/[(1/h+6/九)・F/F+1/(hn)oo29.038空气阻力ApaPa实验值106五、冷却器的冷却液压降计算经计算得冷却水管进口局部损失系数为0.9681，出口局部损失系数为0.492,进出铜管总局部损失系数上1.4601。

表4散热器冷却液压降计算表序号名称符号单位公式数据1管内冷却液流动速度V叩m/sv=2xq/（3600F）wvww1.112冷却液密度pwkg/m3查表1063.953管内雷诺数ReRe=pvD/nwwin4514.74管内阻力系数f£0.3164fdRe0.250.0385沿程损失也Pa,…l1Ap=4f—g——pv21D2wwin15849.46进出铜管损失加2PaAp=C•p•v2/22ww861.877进冷却液法兰进口面积s1m2s=兀/4•①2110.0011348进冷却液法兰出口面积s2m2s=LxW2110.0706169进冷却液法兰入口速度V1m/sv=q/（3600s）1vw12.204610进冷却液法兰局部损失系数Z1C=（1-X）21s20.968111出冷却液法