液体冷却系统设计研究.pdf

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1、船电技术I应用研究液体冷却系统设计研究王希兵(中华人民共和国江苏渔港监督局港监处，江苏南通226006)摘要：本文介绍了水冷却系统的设计方法和设计流程，对水冷却系统设计过程中的关键问题进行了详细的描述。关键词：液体冷却系统冷却液设计方法和流程中图分类号：TB657文献标识码：A文章编号：1003．4862(2014)06．0050．04DesignofFluidCoolingSystemWangXibing(JiangsuFishingPortSupervision，Nantong226006，Jiangsu，China)Abstract：Thispap

2、erintroducesdesignmethodandprocessof．fluidcoolingsystem，andpointsoutthekeytechnologiesoffluidcoolingsystem．Keywords：fluid、Coolingsystem；coolingliquid；methodnndproceSSofdesign0引言所谓液体冷却系统，就是冷却液体与发热元器件直接或间接接触进行热交换，热源将热量传给冷却液体，再由冷却液体将热量传递出去。液体冷却系统中泵、热交换器以及冷却剂的选择至关重要。由于液体的导热系数及质量定压热容均

3、比空气大，因此，利用液体冷却可以很好的降低相关换热环节的热阻，提高其冷却效率。1液体冷却系统的设计流程1)根据变频器设备的技术条件，确定冷却系统的冷却方式并选择冷却液体，然后进行传热计算，、确定冷却液体的流量和流速。冷却液流量的计算根据热力学公式O=KcmAt．式中：髟一不均匀换热系数，K=I．1～1．5；C一冷却液的比热；m一冷却液质量流量(kg／s)；△f一循环冷却液进出口温差(℃)。那么所需要的冷却液质量流量为：收稿日期：2014．02．24作者简介：王希兵(1974．1，男，工程师。研究方向：机电一体化。50Ⅲ：望K．C．At考虑到可靠性、安全因

4、素及长期运行冷却性能逐渐下降等因素，实际内冷液量可略大于计算值。单独设备的冷却液流量可通过单独计算的设备热损耗来确定。流量、流速与管道通径的关系通过下式表现：』m=3600．p．万(—∑)2．V。、1000×2’式中：m__冷却液质量流量，t／h；p一冷却液密度，kg／m3；d一管道通径，mm；v一冷却液流速。冷却系统中的管道主要采用刚性管道和弹性管道，考虑到抗腐蚀能力和使用寿命，刚性管道材质一般选用不锈钢或铜。弹性管道主要包括不锈钢波纹管、橡胶软管等，振动设备之间、通径25以上的管道可采用不锈钢波纹管连接，通径25以下采用橡胶软管。弹性管道具有安装灵活

5、、方便拆装、抗振动性强等优点。2)选择二次冷却方式(热交换器形式)。根据水源、损耗功率大小以及气象资料(环境温度等)来确定热交换器的形式，当换热容量在20kW以上，而且水源比较丰富时，可采用水一水热交换船电技术l应用研究器，当热交换容量小于20kW时，水源较缺(如移动设备)，可采用水一风热交换器。3)分别确定热流体和冷流体的温差△fl和△f1，选择△f时，既要保证能带走热量，又要保证系统启动后尽快达到工作温度。出口温度一般不宜超过60～70。C，若温度过高，则易产生水垢而影响散热性能。对于液冷系统，一次热交换的温差，根据经验推荐At，=7～10℃；二次热

6、交换的温差可取为5℃左右；4)根据二次冷却液体的温差△厶，由热平衡方程式确定其流量。clmlAtl=C2m2At25)确定冷流体在换热器中的走向，根据其走向，分别求出在换热器中的换热系数矗和见。6)根据扛、％及Atm确定热交换器的换热面积，并对热交换器进行结构设计或选择符合换热面积的热交换器。换热面积的确定F：——羔，_(2)△f。·K·占式中：Q一换热量；At。一平均对数温差；K一换热系数；占一水垢附加系数，软水一占=0．6～0．65，硬水一占=0．8～0．85。对数平均温度可按下式求得At：——丁(3)m2可At'-At"(3)△，。式中：△f’一表

7、示内循环水入口温度与外循环水出口温度之差或内循环水出口温度与外循环水进口温度之差中的大者，△f”一表示其中的小者。7)根据整个冷却系统的结构布置，计算系统的阻力损失，以便结合流量选择泵及电机功率的大小。系统压力损失(也称压降)包括两部分：a)沿程压力损失，它是由流体流经管道壁面时与壁面之间的摩擦引起，也称为静压损失，沿程压力损失可由下式计算。卸：厂上丛1。谚2式中：卸一沿程压力损失；f一沿程阻力系数；，一管道长度；P一密度；v一流速：d一管道直径。b)局部压力损失，它是由流体进、出口以及流经弯头、截面突变、滤网等处引起的，也称为动压损失，当流体的速度和方

8、向发生变化时所引起的局部压力损失由下式计算。4p=y．(f等式中：卸一局部压力损