空水冷却器计4.doc

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1、2MW空水冷双馈风力发电机的空水冷却器设计说明书教育部铁道车辆热工重点实验室（兰州交通大学）2014年2月7日一、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°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T

2、2（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L′mm查图12305进水水箱长度L1mm查图2686进水水箱宽度W1mm查图2637散热片总长度lmm查图545.48散热片总宽度wmm查图2649散热片厚度δ1mm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

3、冷却管壁厚δmmδ=(Dout-Din)/20.516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s1mm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Φ1mm查图3821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ta1°C已知74.54出风温度ta2°C已知535空气温差Δta°C21.56空气允许压降ΔpaPa

4、已知1352冷却液体积流量qwm3/h已知93进口冷却液温度tw1°C已知484进口冷却液密度ρw1kg/m3查表1070.945冷却液比热cpwkJ/(kg·K)查表3.29736冷却液温差Δtw°C4.427出口冷却液温度tw2°C已知52.48冷却液平均温度twm°C50.29冷却液密度ρwkg/m3查表1063.9510ηwkg/(m·s)查表1961.2×10-6冷却液的动力粘度11冷却液的普朗特数Pr—查表16.912冷却液导热系数λwW/(m·K)查表0.382113冷却液流速vwm/s1.1114管内雷诺数Re—4514.715管内D

5、arcy阻力系数f1—0.03816管内努塞尔数Nu—50.9817管内换热系数hiW/(m2·K)2597.018冷却液压降ΔpwMPa已知0.0519冷却液密度ρw1kg/m3查表1063.9520冷却液比热cpwkJ/(kg·K)查表3.30621冷却液温差Δtw°C4.4422散热面积Fm2151.3723温度参数1P—0.81124温度参数2R—0.20525修正系数φ—查图0.84526对数平均温差Δtm°C11.5127修正后的传热系数K′W/(m2.K)26.5四、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

6、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ta1°C已知74.54出风温度ta2°C已知535空气温差Δta°C21.56空气允许压降ΔpaPa已知1357进口空气密度ρa1kg/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Δta°C24.4411空气平均温度tam°C63.7512空气密度ρakg/m3查表0.802413空气的动力粘度ηakg/(m·s)查表19.9×10-614空气导热系数λaW/(m·K)查表2.

7、9×10-215散热面积Fm2151.3716管子面积Fgm25.417冷却液流道面积Fwm20.00423918空气最小流通面积Faminm20.1742419空气最大流速vamaxm/s8.9520空气入口面积Fa1m20.65121空气入口速度va1m/s2.39622当量直径Demm3.4723管外雷诺数Reo—1585.124管外换热系数hoW/(m2·K)实验值4425管内换热系数hiW/(m2·K)2597.026镍白铜的导热系数λ1W/(m·K)查表2227紫铜的导热系数λW/(m·K)查表39828几何尺寸1（图1）amm1129几

8、何尺寸2（图1）bmm9.3630肋根面积A1m26.1931肋片突出面积A2m2148.2332肋效率组合