Жидкостном охлаждении

В настоящее время широкое распространение получили синхронные генераторы с вращающимися выпрямителями. Из всех известных конструкций бесконтактных генераторов они обладают минимальной массой (с системой непосредственного жидкостного охлаждения удельная масса генератора достигает 0,217 кг/кВА, с системой охлаждения продувом забортным воздухом - 1 кг/кВА), удовлетворяют требованиям работы на борту летательных аппаратов и являются основным источником питания систем электроснабжения переменного тока.

С ростом единичной мощности электрических машин возрастают удельные потери в объеме машины, поэтому воздушные системы охлаждения становятся неэффективными и для охлаждения турбо- и гидрогенераторов и синхронных компенсаторов применяют схемы косвенного охлаждения водородом совместно со схемами непосредственного жидкостного охлаждения. В качестве хладагента в этих случаях используют воду, которая обеспечивает самую высокую по сравнению с другими жидкостями эффективность охлаждения. Схема непосредственного водяного охлаждения обмоток статора и ротора находит применение в конструкциях мощных турбо- и гидрогенераторов.

3.12. Система жидкостного охлаждения оснований двух блоков: /—охлаждаемые основания; 2—систе-

Технологичность теплонапряженной РЭС с СОТР сильно зависит от технологичности СОТР, которая обеспечивается максимально простой конструкцией СОТР, ее отработанностью в производстве, недефицитностью покупных узлов. При обеспечении теплового режима с использованием конвекции наиболее технологичной является система естественной воздушной конвекции, менее технологичны принудительная воздушная, жидкостная и испарительная. Наиболее технологичным способом кондуктивного геплоотвода является заполнение воздушных зазоров более теплопроводными материалами (клеем, компаундом, прокладкой из слюды и т. д.). Менее технологично использование тепловых шин и тепловых труб. При изготовлении тепловых труб применяют такие операции, как вакуумирование, заполнение теплоносителем, герметизация. Эти операции усложняются, если корпус тепловой трубы одновременно является частью несущей конструкции Ввиду сложности изготовления компоненты системы термоэлектрического и жидкостного охлаждения чаще всего приобретаются по кооперации, что требует учета степени их освоенности и дефицитности.

Несмотря на малые габариты самой ЭВМ, система жидкостного охлаждения может занимать такой же или даже больший объем, чем сама ЭВМ. Поэтому в некоторых японских фирмах

Аналогичные факты наблюдались многими другими исследователями, причем было установлено, что критическое число Рейнольдса в общем случае не есть константа, а есть функция условий входа. Уже Рейнольдсу удалось в несколько раз увеличить ReKp за счет устранения на входе возмущающих факторов. Однако в конструкциях электрических машин практически все каналы имеют на входе острые кромки, что позволяет в качестве критического принимать число Рейнольдса 2200. И только для весьма длинных каналов систем жидкостного охлаждения (водяного и масляного) это значение несколько увеличивают.

На следующем этапе выяиляют возможности уменьшения максимальной температуры. Из нижеприведенной формулы Ньютона (7.37) видно, что это можно сделать, увеличивая коэффициент теплоотдачи k^ или охлаждающую поверхность S. Увеличить коэффициент теплоотдачи можно нанесением на нагреваемые части слоя краски, имеющей большую степень черноты тела е, применением вынужденной конвекции, жидкостного охлаждения (вода, масло).

Увеличение теплоотдачи при вынужденной конвекции или при применении жидкостного охлаждения можно объяснить физической сущностью конвективного теплообмена между твердой поверхностью и средой ( 7.4). В результате разности температур стенки 7СТ и среды Т0 будет происходить нагрев объемов среды. В силу закона Архимеда холодные частицы жидкости или газа будут занимать место ушедших переместившихся вверх горячих, что приведет к непрерывному движению возле нагретой стенки. В пограничном слое движение будет носить ламинарный характер, т. е. частицы будут перемещаться параллельно друг другу. Ламинарное движение происходит с малыми скоростями, и поэтому количество теплоты, уносимое нагретыми частицами, будет небольшим. В ламинарном слое теплопередача от стенки к жидкости будет происходить в основном за счет теплопроводности. За пределами же ламинарного слоя будет иметь место турбулентное (вихревое) движение, где превалирующую роль играет конвекция.

В токоведущих системах электрических аппаратов теплоотвод путем теплопроводности в основном происходит: от элементов этих систем к соприкасающимся металлическим нетоковедущим конструктивным или к изоляционным частям аппаратов; от наиболее нагретых элементов токоведущих систем к менее нагретым, последовательно включенным элементам; к специально устанавливаемым в отдельных случаях радиаторам; к элементам системы принудительного, как правило жидкостного, охлаждения в аппаратах с искусственным охлаждением.

Жидкостное охлаждение ГИМ и других теплонагружен-ных узлов. Если теплонагруженность с-тойки высокая, то воздушно-конвективное охлаждение недостаточно для отвода выделяемого тепла и переходят к жидкостному охлаждению. Жидкостное охлаждение почти на порядок более интенсивно, чем воздушно-конвективное, что вызвано более высокой удельной теплоемкостью жидкости по сравнению с воздухом, более высокой теплопроводностью и особенно возможностью использовать режим кипения, при котором отвод тепла осуществляется при фазовом переходе. Главным недостатком жидкостного охлаждения является более сложная система обеспечения теплового режима, требующая довольно разветвленной сети трубопроводов, соединителей, клапанов, а также баков и насосов. Кроме того, при отрицательных температурах, когда воздушно-конвективная система находится в благоприятнейших условиях, жидкостная система угрожает разрывом труб и баков, если используется вода, которая предпочтительна в сравнении с другими жидкими теплоносителями по многим характеристикам.

Жидкостное охлаждение ГИМ может осуществляться в двух режимах: принудительном и естественном. При использовании принудительного режима теплоноситель с помощью насоса перекачивается от нагретых корпусов ГИМ или других узлов внутри блоков, как от источников интенсивного нагрева, в теплообменник, расположенный вне блока, где охлаждается, и вновь с помощью насоса возвращается в бак для следующего цикла ( 4-21). Так построена система последовательного принудительного жидкостного охлаждения ГИМ ( 4-21, а). Такая система применима для простых случаев охлаждения, не требующих

При жидкостном охлаждении в радиатор по специальным каналам пропускается теплоотводящая жидкость, например вода, антифриз, трансформаторное масло, синтетические диэлектрические жидкости. В последнее время широкое применение получило испарительное охлаждение, основанное на отводе теплоты за счет образования пузырей пара у теплоотводящей поверхности охладителя. Образовавшийся пар поступает в теплообменник, связанный с внешней средой. Этот способ эффективен из-за высоких значений теплоты парообразования жидкостей. Силовые диоды нуждаются в защите от кратковременных перенапряжений, возникающих при резких сбросах нагрузки, коммутационных и аварийных режимах, а также атмосферных воздействиях и грозовых молний. При этом к диоду прикладывается в обратном направлении дополнительный импульс напряжения, который может привести вначале к электрическому пробою, а затем к тепловому. Чтобы не наступил тепловой пробой, после .которого переход теряет свои выпрямительные свойства, необходимо ограничить по времени действие импульса пере-

несущей конструкцией и теплоотводной массой РЭА, которая принята за бесконечный радиатор с температурой 30 °С. Это справедливо только при эффективном воздушном или жидкостном охлаждении РЭА в целом. Во втором случае непосредственно на оборотную сторону основания напаивают спиральные или другие радиаторы и обеспечивают интенсивное движение охлаждающего воздуха через

2-12. Распределение температур по проводнику при жидкостном охлаждении

Водяное охлаждение в электрических аппаратах осуществляется либо при помощи трубок, помещенных внутрь токоведущих частей (залитые, впаянные, вваренные и т. п.), либо токоведущие детали выполняются полыми. Охлаждающая жидкость протекает через эти полости или трубки. Рассмотрим общие закономерности теплоотвода от токоведущих частей при жидкостном охлаждении.

При жидкостном охлаждении может иногда оказаться, что температура проводника будет ниже температуры окружающего воздуха. Тогда наружный воздух будет не охлаждать, а подогревать проводник. Картина распределения температур в этом случае представлена схемой на 2-12,6.

4-4. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КОНТАКТОВ ПРИ ЖИДКОСТНОМ ОХЛАЖДЕНИИ

- — при жидкостном охлаждении 47

4-4. Особенности работы контактов при жидкостном охлаждении ... 47

7.14. Прибор в сборе с охладителем при жидкостном охлаждении

Водяное охлаждение в электрических аппаратах осуществляется либо при помощи трубок, помещенных внутрь токоведущих частей (залитые, впаянные, вваренные и т. п.), либо токоведущие детали выполняются полыми. Охлаждающая жидкость протекает через эти полости или трубки. Рассмотрим общие закономерности теплоотвода от токоведущих частей при жидкостном охлаждении.

При жидкостном охлаждении может иногда оказаться,' что температура проводника будет ниже температуры окружающего воздуха. Тогда наружный