专利名称：六边形流道逆流空气换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于大功率风力发电系统的散热装置，特别是涉及一种六边形流道逆流空气换热器。
背景技术：
1981年全世界风力发电装机容量不超过1. 5万kW，1990年增到196万kW，1998年已达到956万kW。现今，在煤炭资源日趋紧张的背景下，各国大力发展风电技术，形成了全球范围内的风电热。根据不完全统计，到2009年底，中国风电机组累计装机容量已达到沈00万kW，有九个省份的累计风电装机容量超过100万kW，依次分别为内蒙古、河北、辽宁、黑龙江、吉林、江苏、山东、新疆和甘肃。中国新增装机容量位居全球第一。在风力发电机组的运行过程中，齿轮箱、发电机、控制变频器、刹车机构、调向装置及变桨距系统等部件都会产生热量，其热量大小取决于发电功率、设备类型及生产工艺。为了确保发电机组正常有效运行，必须设置与风力发电机组容量相匹配的冷却系统，及时将产生的热量带走。早期的风力发电机由于功率较小，其发热量也不大，通过自然通风和小型强制风冷系统即能满足散热要求。随着风电机组单机容量从kW级向MW级发展，其散热量也急剧增加，伴随而来的就是较大的换热温差，传统的错流板片换热器不能满足要求，且由于风电机舱的尺寸较小，风机压降范围限制苛刻，因此对其散热系统的设计提出了严峻的挑战。风力发电机组的散热方式主要集中在强制风冷换热领域，而如何开发出结构尺寸适合、压降范围适中且满足高温差、高热量散热要求的空冷换热器，是解决当今高功率风冷机组散热问题的关键。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是从快速高效原则出发，提供一种结构简单，加工便易的六边形流道逆流空气换热器，使其主要应用于高功率风力发电机组的散热，用于实现有限机舱内、有限风机压降下高功率风电机组的有效散热，从而克服现有的散热装置的不足。为解决上述技术问题，本实用新型一种六边形流道逆流空气换热器，主要由壳体和散热板片组成，其中壳体上表面设有冷流体入口，下表面设有冷流体出口，一侧表面设有热流体入口，另一侧表面设有热流体出口 ；散热板片为多个，间隔固定在壳体内，分别形成热空气流道和冷空气流道，热空气流道在与冷流体出、入口对应处密封，冷空气流道在与热流体出、入口对应处密封。作为本实用新型的一种改进，所述的壳体为立方体形。所述的散热板片为六边形，其中四边分别与热流体入口、热流体出口、冷流体入口、冷流体出口对应，并在另外两边处将冷、热空气流道密封。[0010]所述的散热板片的一组内对角为90°，热流体入口、热流体出口、冷流体入口、冷流体出口分别与散热板片的一条直角边对应。所述的热流体入口和冷流体出口分别与散热板片同一直角的直角边对应，热流体出口和冷流体入口分别与散热板片另一直角的直角边对应。所述的散热板片上加工有半圆形凸包。所述的冷、热空气流道交替设置。所述的散热板片的流体出、入口对应各边与对应的换热器壳体流体出、入口等宽。所述的散热板片为厚0. Imm的铝箔材质。所述的壳体为ImX ImX Im的立方体，散热板片与流体出、入口对应各边的宽度均为500mm，散热板片数量为M7、间距为4mm。采用这样的结构后，本实用新型至少具有以下优点1、由于冷、热流体进、出口在空冷换热器表面的特殊布置以及换热板片的六边形设计，使得冷热流体的换热方向近似逆流，能满足高热流下高温差的换热要求，获得较好的换热效果；2、近似逆流的换热通道使得冷、热流体的进出口压降较小，能满足风电机组风机压降的限制要求；3、空冷换热器外壳体为立方体，尺寸规则，与风机匹配度高，且散热板片的六边体形状提高了换热器的强度，满足风冷机组机舱内的安装要求。如上所述，本实用新型六边形流道逆流空气换热器，能在满足风力发电机大热通量散热要求的同时，解决散热机舱内尺寸限制严格以及风机允许压降范围较小等问题，其装配适用性和运行可靠性很高，更适于推广使用。
上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。图1是本实用新型六边形流道逆流空气换热器的结构示意图。图2是本实用新型六边形流道逆流空气换热器的壳体结构示意图。图3是本实用新型六边形流道逆流空气换热器的散热板片层叠示意图。图4是本实用新型六边形流道逆流空气换热器的单片散热板片示意图。图中1、壳体；11、冷流体入口 ；12、热流体出口 ；13、冷流体出口 ；14、热流体入口 ； 2、散热板片；21、凸包。
具体实施方式
请参阅图1所示，本实用新型六边形流道逆流空气换热器，主要由壳体1和散热板片2组成。其中，请配合参阅图2所示，壳体1优选采用如图所示的立方体形，上表面设有冷流体入口 11，下表面设有冷流体出口 13，一侧表面设有热流体入口 14，另一侧表面设有热流体出口 12。请配合参阅图3所示，散热板片2为多个，采用厚0. Imm的铝箔材质制成，并加工有半圆形凸包21，以强化换热。散热板片2间隔固定在壳体1内，分别形成交替设置的热空气流道和冷空气流道，热空气流道在与冷流体出、入口 13、11对应处密封，冷空气流道在与热流体出、入口 12、14对应处密封。较佳的，请配合参阅图4所示，散热板片2可设计为如图所示的六边形，其中一组内对角为90°，相当于在正方形板片对角方向上切去两三角形，并在切边处进行密封。为组成近逆流通道并保证压降变化满足要求，冷流体入口 11与散热板片2的一个直角的直角边 M1对应并等宽，热流体出口 12与同一直角的直角边M2对应并等宽，冷流体出口 13与散热板片2另一直角的直角边M3对应并等宽，热流体入口 14与该直角的直角边M4对应并等宽。 Μ”Μ2、Μ3、Μ4的长度可根据换热量要求、风机型号及风阻压降要求确定最优值。当换热量较大时，可增大换热板片直角边长，以增大换热面积，同时结合模拟方法，对换热效果进行分析，确定最终的边长，相应的，相匹配的风机截面尺寸及风阻也将改变；相反，当换热量较小时，可适当减小直角边长，节约空间的同时仍能达到优良的换热效果和较小的风力压降。当冷、热流体风机风量及风阻存在差别时，所对应的直角边长也可分别进行调整，以满足换热的要求。本发明是在方形壳体1内等间距布置六边形散热板片2，并使冷热通道交叉排布， 通过壳体1四个表面的冷、热流体进出口与散热板片2组成近似逆流的板式换热通道，实现冷热流体的近似逆流换热。使用时，热流体由风电机组运行室经热流风机作用流入换热器的热流体入口 14， 冷流体经冷流风机作用由机舱外进入换热器的冷流体入口 11，由于冷热通道交叉布置，冷、 热流体通过散热板片2交换热量，而后分别由出口 13、12流出。其中，冷却后的热流体通过风机作用进入风电机组运行室，形成热流内循环，冷流体通过风机作用排出机舱外形成冷流外循环。以下以本实用新型六边形流道逆流空气换热器，在2. 5MW风力发电机定子冷却系统中的应用为例来进行说明。2. 5丽风力发电机定子冷却系统换热器的性能要求为外循环进风温度(环境温度)最高40°C ；内循环进风温度78V，出口温度(工作温度)不得高于55°C ；总换热量93kW ； 外循环通风量16000m7h，通风阻力彡870Pa ；内循环通风量10800m7h，通风阻力彡400Pa。在该系统中，采用本实用新型换热器的规格为壳体为ImX ImX Im的立方体；散热板片M1 = M2 = M3 = M4 = 500mm,厚度0. Imm,间距4mm，板片总数N = M7，材质为铝箔； 热空气流道Nh = 124，冷空气流道N。= 124。换热器的外循环风路直接与外界空气环境相连接，内循环风路通过风道与发电机定子工作舱相连接，其中，冷、热流体的风机可设置在流体出口或入口处。热空气由定子工作舱流出，通过风道流入换热器芯体，冷空气由外界环境风口进入，进入换热器后与热空气进行热交换，而后，加热后的冷空气流回外部环境，冷却后的热空气流回定子工作舱依次循环往复，实现对发电机定子工作环境温度的控制。模拟分析结果及性能测试结果显示，采用本实用新型六边形流道逆流空气换热器作为2. 5MW风力发电机定子冷却系统的换热器，热流体出口温度均低于55°C，且内外循环通风阻力分别为330 和670Pa，均能很好地满足设计要求。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种六边形流道逆流空气换热器，其特征在于主要由壳体和散热板片组成，其中壳体上表面设有冷流体入口，下表面设有冷流体出口，一侧表面设有热流体入口，另一侧表面设有热流体出口；散热板片为多个，间隔固定在壳体内，分别形成热空气流道和冷空气流道，热空气流道在与冷流体出、入口对应处密封，冷空气流道在与热流体出、入口对应处密封。
2.根据权利要求1所述的六边形流道逆流空气换热器，其特征在于所述的壳体为立方体形。
3.根据权利要求2所述的六边形流道逆流空气换热器，其特征在于所述的散热板片为六边形，其中四边分别与热流体入口、热流体出口、冷流体入口、冷流体出口对应，并在另外两边处将冷、热空气流道密封。
4.根据权利要求3所述的六边形流道逆流空气换热器，其特征在于所述的散热板片的一组内对角为90°，热流体入口、热流体出口、冷流体入口、冷流体出口分别与散热板片的一条直角边对应。
5.根据权利要求4所述的六边形流道逆流空气换热器，其特征在于所述的热流体入口和冷流体出口分别与散热板片同一直角的直角边对应，热流体出口和冷流体入口分别与散热板片另一直角的直角边对应。
6.根据权利要求1所述的六边形流道逆流空气换热器，其特征在于所述的散热板片上加工有半圆形凸包。
7.根据权利要求1所述的六边形流道逆流空气换热器，其特征在于所述的冷、热空气流道交替设置。
8.根据权利要求1所述的六边形流道逆流空气换热器，其特征在于所述的散热板片的流体出、入口对应各边与对应换热器壳体流体出、入口等宽。
9.根据权利要求1所述的六边形流道逆流空气换热器，其特征在于所述的散热板片为厚0. Imm的铝箔材质。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的六边形流道逆流空气换热器，其特征在于所述的壳体为Im Xlm X Im的立方体，散热板片与流体出、入口对应各边的宽度均为500mm，散热板片数量为对7、间距为4mm。
专利摘要本实用新型是有关于一种六边形流道逆流空气换热器，主要由壳体和散热板片组成，其中壳体上表面设有冷流体入口，下表面设有冷流体出口，一侧表面设有热流体入口，另一侧表面设有热流体出口；散热板片为多个，间隔固定在壳体内，分别形成热空气流道和冷空气流道，热空气流道在与冷流体出、入口对应处密封，冷空气流道在与热流体出、入口对应处密封。本实用新型六边形流道逆流空气换热器，能在满足风力发电机大热通量散热要求的同时，解决散热机舱内尺寸限制严格以及风机允许压降范围较小等问题，其装配适用性和运行可靠性很高，更适于推广使用。
文档编号F28F3/02GK202141366SQ20112023963
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者李智敏, 王海岩 申请人:北京奇宏科技研发中心有限公司