CN113175419B - 风力发电机外部换热器弧形排布结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力发电机技术领域，尤其是一种风力发电机外部换热器弧形排布结构，包括第一换热器组，所述第一换热器组中包括若干沿弧形间隔分布的第一换热器，所述第一换热器均固定在机舱外侧的顶部；本发明的风力发电机外部换热器弧形排布结构采用将若干第一换热器沿弧形间隔分布，使第一换热器组整体呈弧形结构，当空气流向第一换热器组时，排布呈弧形结构的第一换热器组可减少两侧的逃逸空气，利于第一换热器的捕风，提高总进风量；同时，单个第一换热器的迎面风速基本相同，第一换热器彼此之间的换热系数差异小，故而各个第一换热器运行状况稳定，各个第一换热器之间的运行工况相差不大，有利于进行系统运行优化调节。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机技术领域，尤其是一种风力发电机外部换热器弧形排布结构。
背景技术
近些年，国内风力发电行业快速发展，风电领域技术研发不断取得突破。各设备厂商为追求更大的能量转换效率，促进风电设备单机装机容量不断增大，甚至达到6-8兆瓦。风力发电机机舱内齿轮箱、发电机等主要设备的散热问题成为舱内环境控制方面的关键技术问题。
现有技术中申请号为CN201611197848.3的中国专利所公开的风力发电机组的环境控制系统及其控制方法，及申请号为CN201811210361.3的中国专利所公开的一种风力发电机的冷却系统，其散热原理均为：机舱内的发热量经过液冷换热系统转移到舱外部的风冷换热器中，经过自然风的对流换热转移到外部大气环境中去；
截至目前，部分厂商外部换热器数量已达到数个，然而现有技术中并未考虑到如何对多个外部换热器进行布局，实际上，外部散热器的布置方式不仅显著影响到换热器的实际运行散热效率，还最终影响到发电机的长期安全稳定运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中风力发电机未考虑到如何对多个外部换热器进行布局的问题，现提供一种风力发电机外部换热器弧形排布结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种风力发电机外部换热器弧形排布结构，所述风力发电机包括机舱和位于机舱内的内换热器，该外部换热器弧形排布结构包括第一换热器组，所述第一换热器组中包括若干沿弧形间隔分布的第一换热器，所述第一换热器均固定在机舱外侧的顶部；
所有第一换热器的进口均通过进液管道与内换热器的出口连通，所有第一换热器的出口均通过回液管道与内换热器的进口连通，所述进液管道或回液管道上设置有循环泵。
本方案中采用将若干第一换热器沿弧形间隔分布，使第一换热器组整体呈弧形结构，当空气流向第一换热器组时，排布呈弧形结构的第一换热器组可减少两侧的逃逸空气，利于第一换热器的捕风，提高总进风量；同时，单个第一换热器的迎面风速基本相同，第一换热器彼此之间的换热系数差异小，故而各个第一换热器运行状况稳定，各个第一换热器之间的运行工况相差不大，有利于进行系统运行优化调节。
进一步地，所述第一换热器组中所有相邻两个第一换热器之间的间隔相等。
进一步地，还包括第二换热器组，所述第二换热器组位于第一换热器组的后侧，所述第二换热器组中包括若干沿弧形间隔分布的第二换热器，所述第二换热器均固定在机舱外侧的顶部；
所述第一换热器组中相邻两个第一换热器之间形成空气狭道，所述空气狭道和第二换热器一一对应，所述空气狭道和与其对应的第二换热器正对；
所有第二换热器的进口均通过进液管道与内换热器的出口连通，所有第二换热器的出口均通过回液管道与内换热器的进口连通；
采用第二换热器与空气狭道正对，通过节流效应使得通过空气狭道的风速显著增大，增大了第二换热器的迎面风速，进而实现第二换热器组的换热能力得到大幅度的提高，以此提高换热效率。
进一步地，所述第一换热器的后端均固定有变径管道，所述变径管道内具有粗孔段和细孔段，所述粗孔段由前至后横截面面积逐渐变小，所述粗孔段的大端和第一换热器的后端固定连接，且彼此连通，所述粗孔段的小端和细孔段固定连接，且彼此连通，所述细孔段的后端端部位于第二换热器的后侧；
变径管道内部形成全封闭的空气流道，其作用为：第一，将第一换热器换热后的气流与空气狭道向后吹向第二换热器的气流隔开，避免了气流混合所导致的第二换热器迎面空气温度升高，换热温差减小；第二，通过变径管道可形成一种抽吸力，提高第一换热器的风速，增大对流换热系数。
进一步地，所述粗孔段呈棱锥状，所述细孔段呈方形。
进一步地，所述第一换热器组中的第一换热器沿第一圆弧线间隔分布，第二换热器组的第二换热器沿第二圆弧线间隔分布，所述第一圆弧线的圆心和第二圆弧线的圆心重合。
进一步地，所述第一换热器和第二换热器均采用板翅式换热器。
本发明的有益效果是：本发明的风力发电机外部换热器弧形排布结构采用将若干第一换热器沿弧形间隔分布，使第一换热器组整体呈弧形结构，当空气流向第一换热器组时，排布呈弧形结构的第一换热器组可减少两侧的逃逸空气，利于第一换热器的捕风，提高总进风量；同时，单个第一换热器的迎面风速基本相同，第一换热器彼此之间的换热系数差异小，故而各个第一换热器运行状况稳定，各个第一换热器之间的运行工况相差不大，有利于进行系统运行优化调节。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1中风力发电机外部换热器弧形排布结构的示意图；
图2是本发明实施例2中风力发电机外部换热器弧形排布结构的示意图；
图中：1、第一换热器组，101、第一换热器，102、空气狭道；
2、第二换热器组，201、第二换热器；
3、变径管道，301、粗孔段，302、细孔段；
4、机舱。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
实施例1
如图1所示，一种风力发电机外部换热器弧形排布结构，所述风力发电机包括机舱4和位于机舱4内的内换热器，该外部换热器弧形排布结构包括第一换热器组1，所述第一换热器组1中包括若干沿弧形间隔分布的第一换热器101，所述第一换热器101均固定在机舱4外侧的顶部；
所有第一换热器101的进口均通过进液管道与内换热器的出口连通，所有第一换热器101的出口均通过回液管道与内换热器的进口连通，所述进液管道或回液管道上设置有循环泵。
本方案中采用将若干第一换热器101沿弧形间隔分布，使第一换热器1整体呈弧形结构，当空气流向第一换热器组1时，排布呈弧形结构的第一换热器组1可减少两侧的逃逸空气，利于第一换热器101的捕风，提高总进风量；同时，单个第一换热器101的迎面风速基本相同，第一换热器101彼此之间的换热系数差异小，故而各个第一换热器101运行状况稳定，各个第一换热器101之间的运行工况相差不大，有利于进行系统运行优化调节。
所述第一换热器组1中所有相邻两个第一换热器101之间的间隔相等。
所述第一换热器101均采用板翅式换热器。
本实施例中风力发电机外部换热器弧形排布结构的工作原理如下：
机舱4内部的内换热器具体可包含齿轮箱换热器、发电机换热器、变压器换热器和变流器换热器，乙二醇溶液工质通过与机舱4内部的齿轮箱换热器、发电机换热器、变压器换热器和变流器换热器进行换热，温度升高后，由循环泵输送动到外部的第一换热器101，并与空气换热，温度降低后，再在进入机舱4中的内换热器，以进行下一循环。
其中，当空气流向第一换热器组1时，排布呈弧形结构的第一换热器组1可减少两侧的逃逸空气，利于第一换热器101的捕风，提高总进风量；同时，单个第一换热器101的迎面风速基本相同，第一换热器101彼此之间的换热系数差异小，故而各个第一换热器101运行状况稳定，各个第一换热器101之间的运行工况相差不大，有利于进行系统运行优化调节，从而实现可通过提高对流换热系数来减少换热面积，即减少换热器的体积、重量，以减少工程造价。
实施例2
如图2所示，实施例2与实施例1的区别在于：还包括第二换热器组2，所述第二换热器组2位于第一换热器组1的后侧，所述第二换热器组2中包括若干沿弧形间隔分布的第二换热器201，所述第二换热器201均固定在机舱4外侧的顶部；
所述第一换热器组1中相邻两个第一换热器101之间形成空气狭道102，所述空气狭道102和第二换热器201一一对应，所述空气狭道102和与其对应的第二换热器201正对；
所有第二换热器201的进口均通过进液管道与内换热器的出口连通，所有第二换热器201的出口均通过回液管道与内换热器的进口连通；
采用第二换热器201与空气狭道102正对，通过节流效应使得通过空气狭道102的风速显著增大，增大了第二换热器201的迎面风速，进而实现第二换热器组2的换热能力得到大幅度的提高，以此提高换热效率。
所述第一换热器101的后端均固定有变径管道3，所述变径管道3内具有粗孔段301和细孔段302，所述粗孔段301由前至后横截面面积逐渐变小，所述粗孔段301的大端和第一换热器101的后端固定连接，且彼此连通，所述粗孔段301的小端和细孔段302固定连接，且彼此连通，所述细孔段302的后端端部位于第二换热器201的后侧；
变径管道3内部形成全封闭的空气流道，其作用为：第一，将第一换热器101换热后的气流与空气狭道102向后吹向第二换热器201的气流隔开，避免了气流混合所导致的第二换热器201迎面空气温度升高，换热温差减小；第二，通过变径管道3可形成一种抽吸力，提高第一换热器101的风速，增大对流换热系数。
所述粗孔段301呈棱锥状，所述细孔段302呈方形。
所述第一换热器组1中的第一换热器101沿第一圆弧线间隔分布，第二换热器组2的第二换热器201沿第二圆弧线间隔分布，所述第一圆弧线的圆心和第二圆弧线的圆心重合。
第二换热器201均采用板翅式换热器。
本实施例中风力发电机外置双排散热结构的工作原理如下：
机舱4内部的内换热器具体可包含齿轮箱换热器、发电机换热器、变压器换热器和变流器换热器，乙二醇溶液工质通过与机舱4内部的齿轮箱换热器、发电机换热器、变压器换热器和变流器换热器进行换热，温度升高后，由循环泵输送动到外部的第一换热器101和第二换热器201，并与空气换热，温度降低后，再在进入机舱4中的内换热器，以进行下一循环。
其中，空气吹向第一换热器组1时，一部分气流流向各第一换热器101，穿过第一换热器101后过到达变径管道3，并从变径管道3的后端流出，另一部分气流经空气狭道102加速后到达第二换热器201，最终穿过第二换热器201，在此过程中，各第一换热器101和各第二换热器201得以换热，其内部的乙二醇溶液工质温度降低。
本实施例中当空气流向第一换热器组1时，排布呈弧形结构的第一换热器组1可减少两侧的逃逸空气，利于第一换热器101的捕风，提高总进风量；同时，单个第一换热器101的迎面风速基本相同，第一换热器101彼此之间的换热系数差异小，故而各个第一换热器101运行状况稳定，利于进行系统运行优化调节；且，第一换热器组1中的空气狭道102与第二换热器201正对，通过节流效应使得通过空气狭道102的风速显著增大，增大了第二换热器201的迎面风速，进而实现第二换热器201的换热能力得到大幅度的提高，以此提高换热效率，从而实现可通过提高对流换热系数来减少换热面积，即减少换热器的体积、重量，以减少工程造价。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种风力发电机外部换热器弧形排布结构，所述风力发电机包括机舱（4）和位于机舱（4）内的内换热器，其特征在于：该外部换热器弧形排布结构包括第一换热器组（1），所述第一换热器组（1）中包括若干沿弧形间隔分布的第一换热器（101），所述第一换热器（101）均固定在机舱（4）外侧的顶部；
所有第一换热器（101）的进口均通过进液管道与内换热器的出口连通，所有第一换热器（101）的出口均通过回液管道与内换热器的进口连通，所述进液管道或回液管道上设置有循环泵；
还包括第二换热器组（2），所述第二换热器组（2）位于第一换热器组（1）的后侧，所述第二换热器组（2）中包括若干沿弧形间隔分布的第二换热器（201），所述第二换热器（201）均固定在机舱（4）外侧的顶部；
所述第一换热器组（1）中相邻两个第一换热器（101）之间形成空气狭道（102），所述空气狭道（102）和第二换热器（201）一一对应，所述空气狭道（102）和与其对应的第二换热器（201）正对；
所有第二换热器（201）的进口均通过进液管道与内换热器的出口连通，所有第二换热器（201）的出口均通过回液管道与内换热器的进口连通；
所述第一换热器（101）的后端均固定有变径管道（3），所述变径管道（3）内具有粗孔段（301）和细孔段（302），所述粗孔段（301）由前至后横截面面积逐渐变小，所述粗孔段（301）的大端和第一换热器（101）的后端固定连接，且彼此连通，所述粗孔段（301）的小端和细孔段（302）固定连接，且彼此连通，所述细孔段（302）的后端端部位于第二换热器（201）的后侧；
变径管道（3）用于将第一换热器（101）换热后的气流与空气狭道（102）向后吹向第二换热器（201）的气流隔开。
2.根据权利要求1所述的风力发电机外部换热器弧形排布结构，其特征在于：所述第一换热器组（1）中所有相邻两个第一换热器（101）之间的间隔相等。
3.根据权利要求1所述的风力发电机外部换热器弧形排布结构，其特征在于：所述粗孔段（301）呈棱锥状，所述细孔段（302）呈方形。
4.根据权利要求1所述的风力发电机外部换热器弧形排布结构，其特征在于：所述第一换热器组（1）中的第一换热器（101）沿第一圆弧线间隔分布，第二换热器组（2）的第二换热器（201）沿第二圆弧线间隔分布，所述第一圆弧线的圆心和第二圆弧线的圆心重合。
5.根据权利要求1所述的风力发电机外部换热器弧形排布结构，其特征在于：所述第一换热器（101）和第二换热器（201）均采用板翅式换热器。
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