关于舰用电机空冷器的优化研究.pdf

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1、关于舰用电机空冷器的优化研究何磊，杜承东（海军驻沪东中华造船（集团）有限公司军事代表室，上海200129）摘要：介绍了一种新型电机空冷器，通过对传统的舰用电机空冷器进行对比，得出新型电机空冷器无论在传热特性还是阻力特性、可靠性等等方面性能均优于其他型式，值得在舰艇上大力推广。关键词：电机空冷器；针翅管；强化传热；舰用中图分类号：U664.1文献标志码：ADOI：10.16443/j.cnki.31-1420.2015.01.009StudyonOptimizationofNavalMotorAirCoolerHELei,DUCheng-dong(NavyRepresentativ

2、esOfficeinHudong-zhonghuaShipbuildingCo.,Ltd.,Shanghai200129,China)Abstract:Thispaperpresentsanewkindofmotoraircooler.Aftercontrastingwithtraditionalnavalmotoraircooler,theresultsshowthatthenewmotoraircoolerissuperiortootherkindofmotoreitherinheat-transfercharacteristicresistancecharacteristi

3、correliability,etcanditisvaluabletobepopularizedonnavalvessel.Keywords:motoraircooler;pinfintube;enhancedheattransfer;naval0引言挤片式、绕片式和穿片式。目前舰上仅使用两种型式，随着舰船推进系统的技术革新，大量的新型舰船分别为绕簧式和穿片式，如图1、2所示。开始采用电推技术，这要求电机大型化、电机内部的[1]空气冷却成为一个新的课题，特别是潜艇电机，其空间小，散热不畅，故要求空冷器具有体积小、冷却效率高。1目前的状态船用电机空冷器技术应用较快，在JB2728-

4、80《电图1绕簧管图2穿片管传热翅片机用空气冷却器》规定了电机的空气冷却器只有绕簧管一种型式，后来随着生产工艺的进步和新技术的应1.1绕簧式空冷器用，在后来新标准JB/T2728-92和JB/T2728-2008《电绕簧式空冷器的外形结构如图3所示。采用绕簧机用气体冷却器》中，列出了4种型式——绕簧式、管作为冷却元件，绕簧管是采用将紫铜线绕成绕组通作者简介：何磊(1982-)，男，本科。从事轮机工程专业研究工作。2015/1机电设备32AcademicResearch技术交流过加热固定在基管上。艇空冷器使用的绕簧在基管外换热元件—针翅管，针翅管是在基管表面通过特殊的圈烫锡后，以细

5、铜线在外圈上绕制出传热翅，然后再刀具进行无切屑的冷加工，使得在基管表面形成三维酸洗、碱洗、清洗，然后加热锡焊。的螺旋针翅，其优点是针翅与管子之间是一个整体，不存在接触热阻。每根针翅的形状为三角锥形并且在空间方向形成一定的螺旋角度，对流动边界层发展的破坏，使流动提前进入紊流区，及流体旋转产生二次流动，增强了边界层流体与主流的混合。图3绕簧管外形结构示意图绕簧式空冷器是传统结构的空冷器，目前在电厂和部分军舰上仍有仍用，但是因为其传热效率低、制作成本高，随着新技术的应用，目前绕簧管很少在新电机中出现。1.2穿片式空冷器图6针翅管示意图穿片式空冷器(结果如图4所示)是将铜翅片按设计孔距整

6、体冲孔，基管通过专用设备进行穿片。等整2.1.1针翅管强化传热原理体安装完成后，通过内胀使基管膨胀与翅片贴合(如图空冷器中空气和冷却水的热交换均无相变，而无5所示)，为了强化传热，有时在翅片表面开窗或制作相变换热器的传热为对流传热，流体流经管体壁面时，波纹状，目前国产艇采用的是桥形窗口以引导空气。近壁处总有一层滞流层存在，其流速很低，在沿壁法线上几乎没有对流传热，用热传导的方式进行，其导热热阻很大，流层中温度梯度也较大。强化对流传热的机理主要是利用流体的分离、二次流及边界层周期性的起始所造成的扰动，使边界层不断受到破坏，从而提高传热系数。图4穿片管示意图针翅管换热器强化传热的机理

7、就是在扩大二次热面的同时，利用流体的扰动，使流体的边界层不断地受到破坏，从而有效地提高传热系数。并且由于针翅管采用连续性扩展表面，针翅与基管为同一材料，消除了接触热阻，从而提高了传热系数。在针翅管换热器中，所有针翅都受到流体的横向绕流，提高了流体的湍流度，消除了流体流动时的旋涡死滞区，增加了流体的扰动和混合。当流体流入针图5穿片管翅片图(含桥形窗口)翅管换热器管束时，在前置针翅上开始形成边界层，但边界层随后即在后置针翅上遭到破坏，如此反复不2新型空冷器断，保持整个换热面都充分利用