2MW空水冷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空水冷卻器設(shè)計(jì)說明書一、設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)適于環(huán)境溫度40°c,海拔2200m環(huán)境。換熱量為39kW,冷卻液為55%乙二醇與45%純水的混合溶液，流量為9m3/h,冷卻液進(jìn)水溫度48°c，出水溫度52.4°C，冷卻液壓降0.05MPa；空氣流量1.56m3/s，冷卻器進(jìn)風(fēng)溫度74.5℃，出風(fēng)溫度53°C，空氣允許壓降i35Pa。設(shè)計(jì)選用的換熱管外徑8.8mm,內(nèi)徑7.5mm的冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要部件材料為序號(hào)部件材料1冷卻水管BFe10-1-1（鎳白銅）2散熱片T2（紫銅帶）3密封材料三元乙丙橡膠二、冷卻器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表1結(jié)構(gòu)參數(shù)表序號(hào)名稱符號(hào)單位公式數(shù)據(jù)1冷卻器長(zhǎng)度Lmm查圖14002冷卻器寬度Wmm查圖3753冷卻器高度Hmm查圖664.54冷卻器冷卻部分長(zhǎng)度Lmm查圖12305進(jìn)水水箱長(zhǎng)度L1mm查圖2686進(jìn)水水箱寬度W1mm查圖263

7散熱片總長(zhǎng)度lmm查圖545.48散熱片總寬度段mm查圖2649散熱片厚度d1mm查圖0.1510兩散熱片間距tpmm查圖2.1511散熱片總數(shù)N已知55012冷卻管長(zhǎng)度lgmm查圖119413冷卻管外徑Doutmm查圖8.814冷卻管內(nèi)徑Dinmm查圖7.515冷卻管壁厚smm60.516冷卻管總數(shù)nz查圖19217每排冷卻管總數(shù)ng查圖1218垂直流向的管排中心距simm查圖2219迎流方向的管排中心距s2mm查圖30.320冷卻管進(jìn)水法蘭內(nèi)徑①1mm查圖3821冷卻管出水彎管內(nèi)徑①2mm查圖38三、滿足設(shè)計(jì)要求所需要的散熱器傳熱系數(shù)表2海拔2200m環(huán)境所需要散熱器傳熱系數(shù)計(jì)算表序號(hào)名稱符號(hào)單位公式數(shù)據(jù)

1換熱量QkW已知392空氣體積流量qvam3/s已知1.563進(jìn)風(fēng)溫度tal°C已知74.54出風(fēng)溫度ta2°C已知535空氣溫差A(yù)ta°CAt—t-taa1a221.56空氣允許壓降A(chǔ)paPa已知1352冷卻液體積流量q叩m3/h已知93進(jìn)口冷卻液溫度tw1°C已知484進(jìn)口冷卻液密度pKwlkg/m3查表1070.945冷卻液比熱cpwkJ/(kg-K)查表3.29736冷卻液溫差A(yù)tw°CA―Q/(p?c?q/3600)ww1pwvw4.427出口冷卻液溫度tw2°C已知52.48冷卻液平均溫度twm°Ct―(t+1)x0.5wmw1w250.29冷卻液密度pwkg/m3查表1063.9510冷卻液的動(dòng)nkg/(m?s)查表1961.2x10-6

力粘度11冷卻液的普朗特?cái)?shù)Pr查表16.912冷卻液導(dǎo)熱系數(shù)2叩W/(m-K)查表0.382113冷卻液流速V叩m/sv=2xq/3600/Fwvww1.1114管內(nèi)雷諾數(shù)ReRe=p?v?D/nwwinw4514.715管內(nèi)阻力系數(shù)ff=111.82lgRe—1.64)20.03816管內(nèi)努塞爾數(shù)Nu(f/8XRe-10,00)Pr、Nu=((f\1+12.7%'f/8力r2/3—17,f卜+1:廣，50.9817管內(nèi)換熱系數(shù)hiW/(m2.K)h=Nu?九/Diwin2597.018冷卻液壓降A(chǔ)pwMPa已知0.0519冷卻液密度pw1kg/m3查表1063.9520冷卻液比熱cpwkJ/(kg-K)查表3.30621冷卻液溫差A(yù)tw°C及=Q/(p?c?q/3600)ww1pwvw4.4422散熱面積Fm2F=1x2Nx(N:兀~)lxw一nx-xD2z4out)+nx兀xD(t—8zoutp1—1))151.37

23溫度參數(shù)Pp=(t—t)/(t—t)a2a1w2a10.81124溫度參數(shù)RR=(t—t)/(t—t)w1w2a2a10.20525不修正系數(shù)9查圖0.84526對(duì)數(shù)平均溫差A(yù)tm°CA,_(t.—tJ.(t「t.△t—w1a2w2a1mln[(t—t)/(t—tw1a2w2a)J]11.5127修正后的傳熱系數(shù)KW/(m2.K)K=1000Q/(F,△t?⑺m26.5四、設(shè)計(jì)散熱器的傳熱系數(shù)表3海拔2200m環(huán)境所設(shè)計(jì)散熱器傳熱系數(shù)計(jì)算表序號(hào)名稱符號(hào)單位公式數(shù)據(jù)1換熱量QkW已知392空氣體積流量qvam3/s已知1.563進(jìn)風(fēng)溫度tal°C已知74.54出風(fēng)溫度ta2°C已知535空氣溫差A(yù)ta°C△t—ttaa1a221.56空氣允許壓降A(chǔ)paPa已知1357進(jìn)口空氣密度Pa1kg/m3計(jì)算0.77768空氣質(zhì)量流量qmakg/s已知1.589空氣比熱cpakJ/(kg-K)查表1.0006510空氣溫差A(yù)ta°C△t—Q/(p?c-q)aa1pava24.44

11空氣平均溫度tam°Ct=(t+t)x0.5ama1a263.7512空氣密度Pakg/m3查表0.802413空氣的動(dòng)力粘度nkg/(m?s)查表19.9x10-614空氣導(dǎo)熱系數(shù)丸aW/(m-K)查表2.9x10-215散熱面積Fm2—F兀一F=lxw一nx—xD2Iz4zout八x2N+nx兀xDy-8)/區(qū)outp1xN—1)151.3716管子面積Fgm2F=n兀Dlgzing5.417冷卻液流道面積F叩m2F=兀/4xD2n/2winz0.00423918空氣最小流通面積Faminm2F=(t-8)(s-D)aminp11outxnxNg0.1742419空氣最大流速Vamaxm/sv=q/Famaxmaamin8.9520空氣入口面積Falm2F=lxla1g0.65121空氣入口速度Valm/sv=q/Fa1vaa12.39622當(dāng)量直徑DemmD=2(t-8)(s-D)ep11out/((t-8)+(s-D方p11out3.4723管外雷諾數(shù)ReoRe=pvD/noaamaxea1585.124管外換熱系數(shù)hoW/(m2.K)實(shí)驗(yàn)值4425管內(nèi)換熱系數(shù)hiW/(m2.K)h=Nu?九/Diwin2597.0

26鎳白銅的導(dǎo)熱系數(shù)2iW/(m-K)查表2227紫銅的導(dǎo)熱系數(shù)2W/(m-K)查表39828幾何尺寸（圖）amma=s/2i1129幾何尺寸（圖）bmmb=Ja2+(s/2)2/29.3630肋根面積Aim2A=N/2?n?兀D(t-6)1zoutp16.1931肋片突出面積A2m2A=[l/lNQxw-n?兀/4D)]2izout148.2332肋效率組合參數(shù)m西-6、m=阿（1+才）39.033無(wú)量綱肋高度hh=、:s2/4+s2/4/2-D/212out0.009634肋效率n「=th(mh)/(mh)f0.9636肋面總效率nn=(a+「a)/(a+a)01f2120.9637傳熱系數(shù)KW/(m2.K)K=1/[(1/h+6/九)?F/F+1/(hn)oo29.038空氣阻力ApaPa實(shí)驗(yàn)值106五、冷卻器的冷卻液壓降計(jì)算經(jīng)計(jì)算得冷卻水管進(jìn)口局部損失系數(shù)為0.9681，出口局部損失系數(shù)為0.492,進(jìn)出銅管總局部損失系數(shù)上1.4601。

表4散熱器冷卻液壓降計(jì)算表序號(hào)名稱符號(hào)單位公式數(shù)據(jù)1管內(nèi)冷卻液流動(dòng)速度V叩m/sv=2xq/（3600F）wvww1.112冷卻液密度pwkg/m3查表1063.953管內(nèi)雷諾數(shù)ReRe=pvD/nwwin4514.74管內(nèi)阻力系數(shù)f￡0.3164fdRe0.250.0385沿程損失也Pa,…l1Ap=4f—g——pv21D2wwin15849.46進(jìn)出銅管損失加2PaAp=C?p?v2/22ww861.877進(jìn)冷卻液法蘭進(jìn)口面積s1m2s=兀/4?①2110.0011348進(jìn)冷卻液法蘭出口面積s2m2s=LxW2110.0706169進(jìn)冷卻液法蘭入口速度V1m/sv=q/（3600s）1vw12.204610進(jìn)冷卻液法蘭局部損失系數(shù)Z1C=（1-X）21s20.968111出冷卻液法