风机齿轮箱润滑系统换热器设计关键技术研究

摘要

换热器在控制整个风机齿轮箱润滑系统油液温度中有着关键作用。随着润滑系统的运行,油温逐渐升高,冷却不当将导致油液快速氧化变质,加快相关零部件的磨损、泄漏等,影响润滑效果。
　　风机齿轮箱润滑系统换热器的热设计是一项十分重要的工作,它直接影响结构设计、散热性能和系统能耗等。满足齿轮箱满负荷工况下的换热要求,同时润滑系统运行费用最低成为换热器设计的关键。
　　板翅换热器因为传热效率高、结构紧凑,应用在风机齿轮箱润滑系统中。本文从板翅换热器冷热流体通道基本结构入手,对通过调整空气侧翅片间距、翅片高度、翅片厚度等结构参数和空气流量而形成的两种设计方案,建立了校核计算程序,计算了其表面几何特性、换热量和流动阻力。通过风洞实验对比了两种方案的换热性能和流动阻力,验证了校核计算程序中传热特性经验关系式的可行性和阻力特性经验关系式的欠缺。运用excel规划求解对设计方案阻力特性的校核计算和实验结果进行回归分析,调整了校核计算程序中阻力特性的经验关系式的待定系数,得到了2.5MW风机齿轮箱润滑系统换热器阻力特性的准确关系式,修正了两种设计方案的热力校核程序。本文提出了换热器综合性能评判的新方法,运用修正后的热力校核程序重新计算了两种设计方案的传热和阻力特性,选出了最佳方案。在最佳方案的热力计算程序中,运用excel规划求解,以换热器冷热流体翅片高度、间距、厚度等结构参数和冷流体流量为优化变量,换热效率为优化目标,系统阻力和由于工艺条件限制的翅片参数为约束条件,完成了风机齿轮箱润滑系统换热器换热性能的优化设计,并将综合性能优化设计方法推广到实际应用当中。

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第一章 绪论

1.1选题的背景

1.2研究现状

1.3本课题研究意义

1.4本课题研究主要内容

第二章 换热器设计的相关理论分析

2.1换热器传热理论

2.2换热器传热计算

2.3本章小结

第三章 2.5兆瓦风力发电机组齿轮箱冷却系统换热器设计

3.1风机换热器结构和要求

3.2风机换热器设计方法

3.3风机换热器校核计算

3.4产品重量估算

3.5强度校核

3.6本章小结

第四章 换热器的风洞模拟实验研究

4.1测试能力

4.2测试设备

4.3试验流程

4.4测试数据

4.5实验分析

4.6本章小结

第五章 换热器翅片阻力特性分析

5.1回归分析方法和模型

5.2拟合过程和结果

5.3实验关联式系数

5.4本章小结

第六章 换热器优化设计

6.1综合性能评判

6.2风机换热器的结构参数优化设计

6.3本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢