大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)及其通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法
【專利摘要】一種大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)及其通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，屬于能源動(dòng)力機(jī)械通風(fēng)冷卻領(lǐng)域，包括通風(fēng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)貫流泵運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)及其通風(fēng)槽和氣隙、不銹鋼燈泡殼及其內(nèi)的貼壁式風(fēng)道、擋風(fēng)板和由擋風(fēng)板圍成的中心風(fēng)道。中心風(fēng)道、貼壁式風(fēng)道與電機(jī)上的氣隙和通風(fēng)槽構(gòu)成密閉循環(huán)風(fēng)道。本發(fā)明采用了外表面免涂防銹漆的不銹鋼燈泡殼，對(duì)通風(fēng)回路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大增強(qiáng)了熱傳導(dǎo)能力和對(duì)流換熱能力，省去了空氣冷卻器及其冷卻水系統(tǒng)，減小了系統(tǒng)阻力。因此，降低了系統(tǒng)設(shè)備成本，提高了系統(tǒng)可靠性，大大降低了通風(fēng)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。
【專利說明】大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)及其通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大型電機(jī)的通風(fēng)冷卻方式，具體來(lái)說涉及一種大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)及其通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，屬于能源動(dòng)力機(jī)械通風(fēng)冷卻領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，燈泡貫流泵機(jī)組電機(jī)冷卻采用的強(qiáng)迫空氣循環(huán)空氣冷卻器冷卻+水外冷系統(tǒng)，是將燈泡殼、風(fēng)道、擋風(fēng)板、通風(fēng)機(jī)、空氣冷卻器和電機(jī)(主要是通風(fēng)槽和氣隙)等組成密閉空間，包含一定體積的空氣，利用通風(fēng)機(jī)和轉(zhuǎn)子強(qiáng)迫空氣流動(dòng)，吸收電機(jī)發(fā)熱量的熱空氣由空氣冷卻器冷卻，空氣冷卻器需要冷卻水吸收的帶走熱量，部分熱量通過傳導(dǎo)由燈泡殼外部的流道水冷卻。被冷卻的空氣重新被通風(fēng)機(jī)壓入電機(jī)進(jìn)行冷卻，形成閉式循環(huán)冷卻過程。這類冷卻系統(tǒng)存在以下問題:
[0003](I)系統(tǒng)組成復(fù)雜、設(shè)備費(fèi)用高、可靠性差。冷卻系統(tǒng)中設(shè)有空氣冷卻器，需一套冷卻水泵及冷卻水源、或冷卻水散熱處理設(shè)備。系統(tǒng)占地空間大、故障率高。運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，空氣冷卻器因冷卻水質(zhì)不好導(dǎo)致內(nèi)壁結(jié)垢，冷卻效果漸差。
[0004](2)系統(tǒng)運(yùn)行成本高。冷卻系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中的空氣冷卻器冷卻水泵及冷卻水處理設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高。
[0005](3)燈泡殼上的防銹漆導(dǎo)熱性能和表面換熱性能差，降低了燈泡殼外部流道內(nèi)水流的冷卻效果。目前燈泡外殼采用的材料是普通鋼板，導(dǎo)熱系數(shù)約為34W/(m.Κ)，內(nèi)表面涂防結(jié)露涂層，導(dǎo)熱系數(shù)為0.046W/ (m.K)，外表面涂防腐漆，導(dǎo)熱系數(shù)約為0.16W/ (m.K)，不利于流道水通過燈泡殼冷卻燈泡殼內(nèi)間隙中的熱空氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)及其通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法。本發(fā)明通過理論分析計(jì)算，設(shè)計(jì)采用不銹鋼燈泡殼替換目前使用的普通鋼燈泡殼，不銹鋼燈泡殼外表面不涂防腐漆，提高了熱傳導(dǎo)能力，僅靠燈泡殼外部的水流冷卻，即能滿足對(duì)電機(jī)的強(qiáng)迫空氣循環(huán)冷卻的要求，因而，可以省去空氣冷卻器及其冷卻水系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)通風(fēng)回路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化、優(yōu)化了通風(fēng)系統(tǒng)，從而減小通風(fēng)系統(tǒng)的流動(dòng)阻力，降低系統(tǒng)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行壓頭，克服了【背景技術(shù)】的問題。本發(fā)明通風(fēng)冷卻系統(tǒng)冷卻效果好、設(shè)備成本低、運(yùn)行費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，包括通風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)貫流泵運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)、電機(jī)上的通風(fēng)槽和氣隙、不銹鋼燈泡殼、不銹鋼燈泡殼壁內(nèi)的貼壁式風(fēng)道、擋風(fēng)板和由擋風(fēng)板圍成的中心風(fēng)道。中心風(fēng)道、貼壁式風(fēng)道通過電機(jī)上的通風(fēng)槽和氣隙構(gòu)成密閉循環(huán)風(fēng)道。通風(fēng)機(jī)和電機(jī)設(shè)置在燈泡殼內(nèi)的中心風(fēng)道內(nèi)，通風(fēng)機(jī)軸線與電機(jī)軸線重合。[0008]進(jìn)一步地，所述通風(fēng)冷卻系統(tǒng)采用不銹鋼燈泡殼，不銹鋼燈泡殼外壁不涂防腐漆，不銹鋼燈泡殼壁內(nèi)設(shè)有貼壁式風(fēng)道，貼壁式風(fēng)道內(nèi)壁上涂有防結(jié)露涂層。
[0009]上述大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法:
[0010]設(shè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，流道水溫度為tw，與流道水熱交換的熱空氣溫度為tQ，電機(jī)發(fā)熱量為P。流道水與燈泡殼外壁的表面換熱系數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，包括通風(fēng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)貫流泵運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)及電機(jī)上的氣隙和通風(fēng)槽，其特征是，設(shè)有不銹鋼燈泡殼、不銹鋼燈泡殼壁內(nèi)的貼壁式風(fēng)道、擋風(fēng)板和由擋風(fēng)板圍成的中心風(fēng)道，中心風(fēng)道、貼壁式風(fēng)道與電機(jī)氣隙和通風(fēng)槽構(gòu)成密閉循環(huán)風(fēng)道，通風(fēng)機(jī)和電機(jī)設(shè)置在中心風(fēng)道內(nèi)，通風(fēng)機(jī)軸線與電機(jī)軸線重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，其特征是，所述通風(fēng)冷卻系統(tǒng)采用不銹鋼燈泡殼，不銹鋼燈泡殼外壁不涂防腐漆，不銹鋼燈泡殼壁內(nèi)設(shè)有貼壁式風(fēng)道，貼壁式風(fēng)道內(nèi)壁上涂有防結(jié)露涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，其特征是，所述通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法包括以下步驟: A.不銹鋼燈泡殼燈泡貫流泵機(jī)組通風(fēng)冷卻過程； B.不銹鋼燈泡殼外的流道水與燈泡殼外壁的表面換熱系數(shù)計(jì)算； C.空氣與燈泡殼內(nèi)壁的表面換熱系數(shù)計(jì)算； D.空氣與通 風(fēng)槽的表面換熱系數(shù)計(jì)算； E.燈泡殼、定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座圓筒形固壁的導(dǎo)熱熱阻計(jì)算； F.絕緣層、防腐層以及線圈與之間的空氣氣隙壁的導(dǎo)熱熱阻計(jì)算； G.外壁流道水實(shí)際冷卻量計(jì)算； H.通風(fēng)量計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，其特征是，步驟A所述不銹鋼燈泡殼燈泡貫流泵機(jī)組通風(fēng)冷卻過程如下: ①燈泡貫流泵機(jī)組在開機(jī)前，先將通風(fēng)機(jī)(2)運(yùn)行，在通風(fēng)機(jī)(2)的壓力下，與泵站環(huán)境溫度相差不多的冷空氣在由風(fēng)道(I)、通風(fēng)機(jī)(2)、擋風(fēng)板(5)、電機(jī)(6)、不銹鋼燈泡殼(4)組成的密閉空間內(nèi)循環(huán)；電機(jī)(6)此時(shí)不運(yùn)行，內(nèi)部空氣相對(duì)于環(huán)境空氣的溫升為零； ②當(dāng)泵機(jī)組運(yùn)行后，電機(jī)(6)發(fā)熱，在密閉空間循環(huán)流動(dòng)的空氣就會(huì)與電機(jī)(6)發(fā)生熱交換吸熱成為熱空氣，電機(jī)通風(fēng)槽內(nèi)的熱空氣經(jīng)過電機(jī)定子外殼后被外殼外部的水流冷卻； ③經(jīng)過電機(jī)定子外殼后的空氣，在通風(fēng)機(jī)的壓力作用下流動(dòng)，經(jīng)過燈泡殼貼壁式風(fēng)道時(shí)，通過防結(jié)露涂層和不銹鋼燈泡殼被流道水冷卻；空氣重新被通風(fēng)機(jī)壓入電機(jī)，如此在密閉空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻； ④泵機(jī)組停機(jī)后，因?yàn)殡姍C(jī)還有熱量未冷卻帶走，等電機(jī)停穩(wěn)后5分鐘才將通風(fēng)機(jī)電源關(guān)閉。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，其特征是，步驟B所述流道水與燈泡殼外壁的表面換熱系數(shù)計(jì)算如下: 設(shè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，流道水溫度為tw，與流道水熱交換的熱空氣溫度為tQ，電機(jī)發(fā)熱量為P ；流道水與燈泡殼外壁的表面換熱系數(shù)


Jj
h =O 023 Rpm Pr04
D 式中:Prw、λ w分別為溫度為tw時(shí)水的普朗特準(zhǔn)則數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)；Rew為水流的雷諾數(shù)；Dw為當(dāng)量直徑；ε ew為修正系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)的計(jì)算方法，其特征是，步驟C所述空氣與燈泡殼內(nèi)壁的表面換熱系數(shù)計(jì)算如下: 空氣與燈泡殼內(nèi)壁的表面換熱系數(shù)
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，其特征是，步驟D所述空氣與通風(fēng)槽的表面換熱系數(shù)計(jì)算如下: 空氣與通風(fēng)槽的表面換熱系數(shù)
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，其特征是，步驟E所述定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座等圓筒形固壁的導(dǎo)熱熱阻計(jì)算如下: 定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座等圓筒形固壁的導(dǎo)熱熱阻
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)，其特征是，步驟F所述絕緣層、防腐層以及線圈與之間的空氣氣隙壁的導(dǎo)熱熱阻計(jì)算如下: 絕緣層、防腐層以及線圈與之間的空氣氣隙壁導(dǎo)熱熱阻
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)的計(jì)算方法，其特征是，步驟G所述外壁流道水實(shí)際冷卻量計(jì)算如下: 外壁流道水實(shí)際冷卻量
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型燈泡貫流泵機(jī)組不銹鋼燈泡殼閉式通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)計(jì)的計(jì)算方法，其特征是，步驟H所述通風(fēng)量計(jì)算如下: 空氣循環(huán)系統(tǒng)冷端，即風(fēng)機(jī)進(jìn)口處空氣溫度 tc= (tQ-tw) e_K+tw ； 通風(fēng)量Q=P/ [Ca (tQ-tc)]。
【文檔編號(hào)】H02K9/08GK103795186SQ201410053872
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】仇寶云, 申劍, 馮曉莉, 羅翌 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)