气体冷却器标准化设计平台的设计与实现

3 关键技术与系统实现

    3.1 程序界面设计

    如图3所示，软件界面分为热工计算、下水箱盖、上水箱盖、支持壁和承管板5个部分。根据冷却器的设计习惯，热工计算分为冷却器工况、流体介质物理性质、换热元件几何参数、换热元件性能参数、芯子几何参数、冷却器性能参数等区域。下水箱盖和上水箱盖设计分为外形尺寸、法兰尺寸等区域。支持壁设计分为外形尺寸、端板尺寸、支撑尺寸、侧壁孔尺寸等区域。承管板设计分为外形尺寸、密封孔密封槽参数、把合孔参数等区域。当用户输入参数后，该设计平台可以进行迭代运算得出热工结论，并自动传递参数完成三维建模。

图3 气体冷却器标准化设计界面

    3.2 热工计算与曲线绘制

    热工计算是冷却器产品设计的起点，目前以工程师手工计算为主。由于涉及到大量公式推导与参数调用，导致工作效率低、易出错，而且计算数据不易积累，不方便进行曲线对比和参数筛选等操作。基于LabVIEW编程环境，标准化设计平台开发了一键式热工计算模块，克服了上述缺点。首先规范了热工计算流程，确定了理论和经验公式，固化了基础数据，设计了实验数据库。然后把所有规范流程和功能集成在一起，实现参数筛选和迭代计算。另外还设计了符合客户需求的规范化热工计算报告模板，提供自动生成Excel报告的功能。

    本功能模块计算了包括进风温度、风速、风压降、出水温度、水速、水压降、换热管外径、换热管排间距列间距、换热管长度、换热片长宽、换热面积、换热裕度、换热容量等参数。另外，通过查询热工数据库的对应表格，可绘制在不同冷却器片型的状况下的传热曲线（传热系数与水速风速的关系）和风阻曲线（风阻和风速的关系）。对于数据库中没有的数据，该平台做了插值运算处理，从而使用户能够了解传热曲线和风阻曲线的变化趋势，为设计换热片和换热管做参考。如图4所示，波形图绘制了片型为DFII-14XY的状况下，当水速分别为1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s、2.5m/s时，传热系数与风速之间的关系曲线图。用户可以通过左上角的放大和手形按钮对曲线图进行放大、缩小和上下左右移动等操作，了解曲线的细节和变化趋势。

图4 传热系数和风速的关系曲线图