水轮发电机组中管式冷油器的精确计算方法 

       水轮发电机组中管式冷油器的精确计算方法，管式冷油器常作为润滑系统的主要附件，特别是在水轮发电机组中应用极为普遍，是轴承润滑油系统中的一个必不可少的部件。管式冷油器设计计算的精确度将直接影响到轴承的运行性能。介绍了一套精确的管式冷油器计算方法，该计算方法有效克服了以往传统估算中误差大的缺陷，此计算将为其它管式冷油器的计算提供了一个有效参考，本计算具有一定的推广应用性。
1轴承润滑油系统中管式冷油器的主要数据及其来源
总损耗:N(kW),可根据轴承润滑计算求得。
换热面积:A(m2),可根据总损耗计算求得。
总油量:Q(L/min),可根据轴承润滑计算求得。
冷却水进水温度:t1(℃),可根据用户提供的数据(一般水电站取25℃~28℃)。
冷却水出水温度:t2(℃)，根据管式冷油器计算得出(估算时一般取进水温度升高2℃~4℃)。
润滑油的牌号:可根据轴承润滑计算确定的使用润滑油的牌号(一般取L-TSA-32或L-TSA-46)
进油温度:t3(℃)，可根据轴承润滑计算求得(可较轴承润滑计算求得的轴承出口油温低1℃~2℃)。出油温度:t4(℃),为轴承润滑计算确定的轴承进口油温。
2管式冷油器的传统估算方法举例
换热面积:m2式中:k:——管式冷油器传热系数(W/cm2.K)
管式:100W/cm2.K～150W/cm2.K
板式:200W/cm2.K～500W/cm2.K
t1:为进水温度25℃
t2:为出水温度27.0℃(估算)
t3:为进油温度60℃
t4:为出油温度43℃
则该管式冷油器所需紫铜管:A／(π×0.019)=17.02／(π×0.019)=285.1m
故此传统计算方法误差较大。
3管式冷油器的精确计算方法
由于上述列举的传统估算方法存在很大出入，给我们的设计工作带来许多不必要的麻烦。往往在同样工况条件下，由于采用不同的传统估算方法，计算结果不同。管式冷油器的设计差别很大，给人以误导和不解。同时，在上述二种传统估算方法中，缺乏对润滑油的牌号、油量、水量、油温、水温等的严密计算关系，更令人怀疑其精确性。更为甚者，由于计算的不当，或造成轴瓦温度过高而引起机组不能稳定运行;或造成原材料不必要的浪费。我们经过仔细地分析研究，总结出了一套精确的管式冷油器计算方法，并编制相应的计算程序，大大节约了计算时间，同时，既节约成本，同时又确保冷却效果。以利于设计时借鉴。
3.1设计条件
管式冷油器结构示意图
3.2查得的物性数据
①润滑油在平均温度…51.5℃下的物性数据:运动黏度:v=29.425×10-62/s密度:p1=878.95kg/m1导热系数:℃定压比热容:cn=0.464775kcal/(kg℃)
3.3传热工艺计算
②总换热量Q的计算
③水在平均温度"下的物性数据:运动黏度:V2=0.8713×106m2/s
密度:D2=996.484kg/m3
导热系数:定压比热容:c2=1.00334k(g-℃)
普朗特准则数:Pr=6.0304
冷却水温升式中:水流量q2=30m3/h=30×996.484=29894.52g/h=2.989t/h冷却水出水温度:t2=t1+Δt=25+3.1257=28.1257℃
3.4换热面积计算
(1)对数平均温差的计算
(2)油的流速取:Vy=1m/s
(3)油的雷诺数:
(4)油的导温系数:
(5)油的普朗特准则数:
(6)系数B=E×C×ε=0.27×1.13×0.98=0.301634式中:E＝0.27,ε=0.98
C=1+0.1×t/di=1+0.1×0.025/0.019=1.13
冷却管节距:t=25mm
冷却管外径:di=19mm
冷却管内径:do=17mm
(7)油对管子的放热系数
(8)油侧热阻
(9)油经过管壁的热阻式中:黄铜的导热系数:
(10)管内水流速取:Vc=1m/s
(11)管内水的雷诺数:
(12)水的努塞尔准则数:=0.023R3*=0023×1951107548×6.03044=1276707
(13)水的放热系数:
(14)水的热阻:R,=1/αs=1/3946.9773=2.53358×10+㎡.h.℃/kcal
(15)总热阻:
(16)从油到水的传热系数:
(17)考虑到污垢影响后的传热系数:
Kp=0.95k7=0.95×441.19=419.13kcad/m2·h·℃(18)管式冷油器的冷却面积:
3.5初选管式冷油器参数
已知:o19x1mm的管子,
估算管子根数nr可得:根
将管数圆整到n=176根，双管程,壳体内径为Di=410㎜
实际换热面积为:A=2.14×0.019×0.976×176=10.25m|
3.6管式冷油器的校核
①换热余量:
②管内水的流速:式中:
③油的流速:1=m/A0=000375/0.0082=0457m/s<1m/s式中:壳程流通截面积:
壳内油流程数ny=10
4结语
从精确的管式冷油器计算方法分析，换热有一定的余量，该方法有效克服了以往传统估算中误差大的缺陷，使轴承的稳定运行得到了有效的保障。该计算方法通过编制相应的计算程序，同时，大大节约了计算时间，以利于设计时借鉴。
该管式冷油器已经过多个电站的实际使用，均能满足要求。今后设计该类型管式冷油器，若换热容量增加时，可适当提高冷却管数量及冷却水量。此计算方法符合实际，具有较大的参考价值。