專利名稱：多邊形逆流空氣換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用于高功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的散熱裝置，特別是涉及一種多邊形逆流空氣換熱器。
背景技術(shù)：
1981年全世界風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量不超過1. 5萬kW，1990年增到196萬kW，1998年已達(dá)到956萬kW?，F(xiàn)今，在煤炭資源日趨緊張的背景下，各國大力發(fā)展風(fēng)電技術(shù)，形成了全球范圍內(nèi)的風(fēng)電熱。根據(jù)不完全統(tǒng)計，到2009年底，中國風(fēng)電機(jī)組累計裝機(jī)容量已達(dá)到沈00萬kW，有九個省份的累計風(fēng)電裝機(jī)容量超過100萬kW，依次分別為內(nèi)蒙古、河北、遼寧、黑龍江、吉林、江蘇、山東、新疆和甘肅。中國新增裝機(jī)容量位居全球第一。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過程中，齒輪箱、發(fā)電機(jī)、控制變頻器、剎車機(jī)構(gòu)、調(diào)向裝置及變槳距系統(tǒng)等部件都會產(chǎn)生熱量，其熱量大小取決于發(fā)電功率、設(shè)備類型及生產(chǎn)工藝。為了確保發(fā)電機(jī)組正常有效運(yùn)行，必須設(shè)置與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量相匹配的冷卻系統(tǒng)，及時將產(chǎn)生的熱量帶走。早期的風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于功率較小，其發(fā)熱量也不大，通過自然通風(fēng)和小型強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)即能滿足散熱要求。隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量從kW級向MW級發(fā)展，其散熱量也急劇增加，伴隨而來的就是較大的換熱溫差，傳統(tǒng)的錯流板片換熱器不能滿足要求，且由于風(fēng)電機(jī)艙的尺寸較小，風(fēng)機(jī)壓降范圍限制苛刻，且機(jī)艙內(nèi)各散熱組件對溫度變化較敏感， 因此對其散熱系統(tǒng)的設(shè)計提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的散熱方式主要集中在強(qiáng)制風(fēng)冷換熱領(lǐng)域，而開發(fā)出結(jié)構(gòu)尺寸適合、壓降范圍適中且滿足高溫差、高熱量散熱要求且溫度均勻性控制較好的空冷換熱器，是解決當(dāng)今高功率風(fēng)冷機(jī)組散熱問題的關(guān)鍵。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種多邊形逆流空氣換熱器，使其結(jié)構(gòu)簡單，加工便易，快速高效，可實現(xiàn)有限機(jī)艙內(nèi)、有限風(fēng)機(jī)壓降下高功率風(fēng)電機(jī)組的有效散熱， 從而克服現(xiàn)有的換熱器的不足。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種多邊形逆流空氣換熱器，包括外殼和散熱芯，其中外殼上設(shè)有熱流體入口、熱流體出口、冷流體入口、冷流體出口 ；散熱芯安裝在外殼內(nèi)部，由多個間隔固定的八邊形散熱板片形成交替設(shè)置的冷空氣流道和熱空氣流道，冷空氣流道在與熱流體出、入口對應(yīng)處密封，熱空氣流道在與冷流體出、入口對應(yīng)處密封。作為本實用新型的一種改進(jìn)，所述的外殼上設(shè)有一個熱流體入口、兩個熱流體出口、一個冷流體入口、兩個冷流體出口，且各出、入口分別與散熱板片的一邊對應(yīng)并等寬。所述的熱流體入口設(shè)置在外殼下表面，兩個熱流體出口分別設(shè)置在外殼的左上斜側(cè)面和右上斜側(cè)面，冷流體入口設(shè)置在外殼的上表面，兩個冷流體出口分別設(shè)置在外殼的左下斜側(cè)面和右下斜側(cè)面。所述的散熱板片是在正方形板片四角處切去等腰直角三角形而形成的八邊形散
3熱板片。所述的散熱板片等間距設(shè)置。所述的散熱板片是在邊長為Im的正方形板片四角處切去直角邊長為500mm的等腰直角三角形形成。所述的散熱板片厚度為0. 3mm。所述的散熱板片的間距為4mm。所述的散熱芯包括231塊散熱板片。所述的散熱板片為鋁箔材質(zhì)，并在散熱板片上設(shè)有凸包。采用這樣的結(jié)構(gòu)后，本實用新型具有下列優(yōu)點與效果1、由于冷、熱流體進(jìn)、出口在空冷換熱器表面的特殊布置以及換熱板片的多邊形設(shè)計，使得冷熱流體的換熱方向近似逆流，能滿足高熱流下高溫差的換熱要求，獲得較好的換熱效果；2、近似逆流的換熱通道使得冷、熱流體的進(jìn)出口壓降較小，能滿足風(fēng)電機(jī)組風(fēng)機(jī)壓降的限制要求；3、因設(shè)計一入口二出口的流動方式，使得換熱較充分，換熱效率提高，且冷卻后的熱流體分別由兩個通道進(jìn)入熱空間，提高了機(jī)艙熱均勻性，有效減少了空間熱點的出現(xiàn)；4、雖然空冷換熱器外殼體為多邊形，但因?qū)ΨQ布置，且冷、熱流體風(fēng)機(jī)分別安裝在殼體上、下表面，安裝較規(guī)則，故能滿足風(fēng)冷機(jī)組機(jī)艙內(nèi)的安裝要求。

上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1是本實用新型多邊形逆流空氣換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型多邊形逆流空氣換熱器的散熱芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型多邊形逆流空氣換熱器的外殼結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型多邊形逆流空氣換熱器的應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1-3所示，本實用新型多邊形逆流空氣換熱器，主要由外殼2和散熱芯1 組成。其中，外殼2上設(shè)有熱流體入口、熱流體出口、冷流體入口和冷流體出口。較佳的， 為組成逆流通道并保證壓降變化滿足要求，在多邊形外殼2上表面設(shè)置一個冷流體入口 22，左下斜側(cè)面與右下斜側(cè)面各設(shè)置一個冷流體出口對、26，在外殼2下表面設(shè)置一個熱流體入口 25，左上斜側(cè)面和右上斜側(cè)面?zhèn)€各設(shè)置一個熱流體出口 21、23。散熱芯1安裝在外殼2的內(nèi)部，由多個等間距間隔固定的散熱板片，形成交替設(shè)置的冷空氣流道和熱空氣流道。外殼2的各冷、熱流體出、入口分別與散熱板片的一邊對應(yīng)并等寬。冷空氣流道在與熱流體出、入口對應(yīng)處密封，熱空氣流道在與冷流體出、入口對應(yīng)處密封。本實用新型的散熱板片型式設(shè)計為八邊形，相當(dāng)于在正方形板片基礎(chǔ)上在直角處切去四個等腰直角三角形形成。當(dāng)切去的三角形足夠大時，將形成六邊形板片。根據(jù)換熱量要求、風(fēng)機(jī)型號及風(fēng)阻壓降的要求不同，可對切去的直角三角形大小進(jìn)行調(diào)整，確定最優(yōu)值。當(dāng)換熱量較大時，可縮小剪切掉的直角三角形，以增大換熱面積，同時結(jié)合模擬方法，對換熱效果進(jìn)行分析，確定最終的邊長，相應(yīng)的，相匹配的風(fēng)機(jī)截面尺寸及風(fēng)阻也將改變；相反，當(dāng)換熱量較小時，可適當(dāng)增大剪切掉的直角三角形，節(jié)約空間的同時仍能達(dá)到優(yōu)良的換熱效果和較小的風(fēng)力壓降。當(dāng)冷、熱流體風(fēng)機(jī)風(fēng)量及風(fēng)阻存在差別時，相對應(yīng)的直角邊長也可分別進(jìn)行調(diào)整，以滿足換熱的要求。 本實用新型多邊形流道逆流空氣換熱器，是在多邊形外殼內(nèi)等間距布置多邊形散熱板片，冷、熱流體的風(fēng)機(jī)均設(shè)置在入口處，換熱器的基本換熱循環(huán)為熱流體由風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行室經(jīng)熱流風(fēng)機(jī)作用流入換熱器熱流入口，冷流體經(jīng)冷流風(fēng)機(jī)作用由機(jī)艙外進(jìn)入換熱器冷流入口，由于冷熱通道交叉布置，與散熱板片組成近似逆流的板式換熱通通冷、熱流體在大溫差下進(jìn)行近似逆流換熱，而后分別由出口流出。其中，冷卻后的熱流體通過風(fēng)機(jī)作用進(jìn)入風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行室，形成熱流內(nèi)循環(huán)，冷流體通過風(fēng)機(jī)作用排出機(jī)艙外形成冷流外循環(huán)。 下面以本實用新型多邊形流道逆流空氣換熱器，在2. OMW風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用為例來進(jìn)一步說明。2. (MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子冷卻系統(tǒng)換熱器的性能要求為外循環(huán)進(jìn)風(fēng)溫度(環(huán)境溫度)最高45°C ；內(nèi)循環(huán)進(jìn)風(fēng)溫度75°C，出口溫度(工作溫度)不得高于55°C ；總換熱量SOkW ； 外循環(huán)通風(fēng)量15000m7h，通風(fēng)阻力彡900Pa ；內(nèi)循環(huán)通風(fēng)量11300m7h，通風(fēng)阻力彡520Pa。請配合參閱圖1和圖3所示，換熱器設(shè)計參數(shù)為散熱板片是在邊長為Im的正方形板片基礎(chǔ)上在四角處切去邊長為500mm的等腰直角三角形形成，厚度0. 3mm,間距4mm，板片總數(shù)N = 231，材質(zhì)為鋁箔，并在散熱板片上設(shè)有凸包以進(jìn)一步增強(qiáng)散熱效果；熱空氣流道Nh= 117，冷空氣流道N。= 117。請配合參閱圖4所示，換熱器的外循環(huán)風(fēng)路直接與外界空氣環(huán)境相連接，內(nèi)循環(huán)風(fēng)路通過風(fēng)道與發(fā)電機(jī)定子工作艙相連接。熱空氣由散熱機(jī)艙31流出，通過熱流體入口管道33流入換熱器32的散熱芯，冷空氣由冷流體入口 36進(jìn)入，進(jìn)入換熱器后與熱空氣進(jìn)行熱交換，而后，加熱后的冷空氣經(jīng)冷流體出口 37、38流回外部環(huán)境，冷卻后的熱空氣經(jīng)熱流體出口管道34、35流回散熱機(jī)艙31，依次循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)定子工作環(huán)境溫度的控制。模擬分析結(jié)果及性能測試結(jié)果顯示，采用多邊形流道逆流空氣換熱器作為2. OMW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子冷卻系統(tǒng)的換熱器，熱流體出口溫度均低于^°c，且內(nèi)外循環(huán)通風(fēng)阻力分別為430 和765Pa，均能很好地滿足設(shè)計要求。本實用新型多邊形逆流空氣換熱器，能在滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)大熱通量散熱要求的同時，解決散熱機(jī)艙內(nèi)尺寸限制嚴(yán)格以及風(fēng)機(jī)允許壓降范圍較小等問題，且能提高機(jī)艙內(nèi)溫度分布均勻性，其裝配適用性和運(yùn)行可靠性很高，適于推廣應(yīng)用。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于包括外殼和散熱芯，其中外殼上設(shè)有熱流體入口、熱流體出口、冷流體入口、冷流體出口 ；散熱芯安裝在外殼內(nèi)部，由多個間隔固定的八邊形散熱板片形成交替設(shè)置的冷空氣流道和熱空氣流道，冷空氣流道在與熱流體出、入口對應(yīng)處密封，熱空氣流道在與冷流體出、 入口對應(yīng)處密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于所述的外殼上設(shè)有一個熱流體入口、兩個熱流體出口、一個冷流體入口、兩個冷流體出口，且各出、入口分別與散熱板片的一邊對應(yīng)并等寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于所述的熱流體入口設(shè)置在外殼下表面，兩個熱流體出口分別設(shè)置在外殼的左上斜側(cè)面和右上斜側(cè)面，冷流體入口設(shè)置在外殼的上表面，兩個冷流體出口分別設(shè)置在外殼的左下斜側(cè)面和右下斜側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于所述的散熱板片是在正方形板片四角處切去等腰直角三角形而形成的八邊形散熱板片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于所述的散熱板片等間距設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于所述的散熱板片是在邊長為Im的正方形板片四角處切去直角邊長為500mm的等腰直角三角形形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于所述的散熱板片厚度為 0. 3mmο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于所述的散熱板片的間距為 4mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于所述的散熱芯包括231 塊散熱板片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的多邊形逆流空氣換熱器，其特征在于所述的散熱板片為鋁箔材質(zhì)，并在散熱板片上設(shè)有凸包。
專利摘要本實用新型是有關(guān)于一種多邊形逆流空氣換熱器，包括外殼和散熱芯，其中外殼上設(shè)有熱流體入口、熱流體出口、冷流體入口、冷流體出口；散熱芯安裝在外殼內(nèi)部，由多個間隔固定的八邊形散熱板片形成交替設(shè)置的冷空氣流道和熱空氣流道，冷空氣流道在與熱流體出、入口對應(yīng)處密封，熱空氣流道在與冷流體出、入口對應(yīng)處密封。本實用新型多邊形逆流空氣換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，加工便易，快速高效，可實現(xiàn)有限機(jī)艙內(nèi)、有限風(fēng)機(jī)壓降下高功率風(fēng)電機(jī)組的有效散熱，從而克服現(xiàn)有的換熱器的不足。
文檔編號F28F3/08GK202254978SQ20112031089
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者李智敏, 王海巖 申請人:北京奇宏科技研發(fā)中心有限公司