Охлаждаемая поверхность

Температурный перепад на охлаждаемой поверхности может быть определен по (5-1). Коэффициент теплоотдачи поверхности ^п определяют экспериментально на моделях. Чтобы экспериментальные данные можно было использовать для широкого класса охлаждаемых поверхностей, их обычно выражают с помощью, безразмерных чисел (критериев). Одним из них является число Нуссельта Nu, которое связывает коэффициент теплоотдачи ап нагретой поверхности с коэффициентом теплопроводности К охлаждающей среды, движущейся относительно этой поверхности:

При этом законе около охлаждаемых поверхностей происходит интенсивное ламинарное и локонообразное движение теплоносителя. Интенсивность теплообмена выше, чем при законе степени /8 .

Температурный перепад на охлаждаемой поверхности может быть определен по (5-1). Коэффициент теплоотдачи поверхности Яп определяют экспериментально на моделях. Чтобы экспериментальные -данные можно было использовать для широкого класса охлаждаемых поверхностей, их обычно выражают с помощью безразмерных чисел (критериев). Одним из них является число Нуссельта Nu, которое связывает коэффициент теплоотдачи ап нагретой поверхности с коэффициентом теплопроводности Я, охлаждающей среды, движущейся относительно этой поверхности:

Величины потерь в отдельных частях машины известны из электрического расчета. Из конструктивной схемы машины устанавливаются направления тепловых потоков и количества тепла, отдаваемых с охлаждаемых поверхностей. Определяются скорости воздуха, коэффициент теплопередачи и площади охлаждаемых поверхностей и устанавливаются: а) по формуле (6-3) перепад тем-

Присвоение начальных значений температурам охлаждаемых поверхностей Т?д

В алгоритме поверочного расчета асинхронного двигателя предусмотрено решение рекуррентных соотношений, связанных с взаимозависимостью активных сопротивлений и температуры обмоток, коэффициентов теплоотдачи и температуры охлаждаемых поверхностей. Учитывается зависимость потерь встали от частоты перемагничивания магнитопровода ротора. В алгоритм ПР включены также процедуры для моделирования ответвлений магнитного потока в шунтирующие элементы или по воздуху.

Вследствие зависимости коэффициентов а,-о от температуры охлаждаемых поверхностей 7\- существуют рекуррентные соотношения Ti = f(Ti), выражающие зависимость температуры охлаждаемых поверхностей от самой себя через коэффициенты /1К и /гл. Анализ сходимости итерационного процесса показал, что для решения в диапазоне реальных нагревов хорошие результаты дает простая итерация, т. е. подстановка в каждом новом приближении рассчитанных температур охлаждаемых поверхностей. Для ускорения сходимости итерационного процесса может быть применен прием, при котором в качестве уточненного значения корня принимается среднее арифметическое между исходно задаваемыми и полученным при решении уравнения теплового баланса значениями температуры t'-й охлаждаемой поверхности.

приводит к тому, что Средняя температура этого участка оказывается чрезмерно высокой, так как большую часть времени этот участок будет покрыт паром. Поэтому рассматриваемый метод применим не для малых, а для больших охлаждаемых поверхностей (небольшие поверхности соизмеримы с пузырьками).

где ац — коэффициент теплоотдачи на участках гладкой теплоотдающей поверхности между ребрами; бэ — геометрический размер, характеризующий тепловое сопротивление тела ребра, равный средней длине пути во всех направлениях, по которым может передаваться тепло от основания ребра до его охлаждаемых поверхностей (для приближенных вычислений можно принять 6э = 6р/2); h* — расчетная высота ребра: Л*=Ааф при /гэфА; h — высота ребра в данной конструкции радиатора.

В свою очередь скорость движения масла зависит, с одной стороны, от плотности теплового потока на охлаждаемых маслом поверхностях и размеров (ширины, длины) охлаждающих каналов, а с другой — от кинематической вязкости самого масла. Вследствие того, что вязкость масла существенно изменяется с его температурой, эффективность теплоотдачи от охлаждаемых поверхностей к маслу и от масла к элементам системы охлаждения также существенно зависит от температуры масла в трансформаторе. На 9.4 приведен график изменения кинематической вязкости современного трансформаторного масла с изменением его температуры от —5 до +90 °С [16]. ГОСТ 982-80 допускает для трансформаторного масла марки ТК. значения вязкости на 15 % более высокие, чем указанные на 9.4. Обычно масляные силовые трансформаторы рассчитываются так, чтобы превышения температуры обмоток, магнитной системы и масла над охлаждающей средой (воздухом, водой) не превосходили предельных значений, определенных нормативным документом (ГОСТ, ТУ). При этом температура охлаждающего воздуха может в зависимости от места установки и сезона изменяться от —45 до +40 °С и вместе с ней будет изменяться температура масла, а следовательно, и его вязкость и эффективность теплоотдачи, что приведет к изменению превышения температуры масла над температурой воздуха.

Коэффициент интенсивности обдувания k зависит от равномерности обдувания поверхности, ее формы и т. д. Для охлаждаемых поверхностей в электрических машинах он в среднем равен 0,8.

1.11. Спиральный радиатор: охлаждаемая поверхность; .2—спираль; 3— паяный шов

Ширина floi канала между обмоткой НН и стержнем определяется из условий изоляции обмотки и способа прессовки стержня согласно § 4-5 и 4-6. Однослойная обмотка и двухслойная без охлаждающего канала межДу слоями имеют две охлаждаемые поверхности. Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН, м2, для всего трансформатора в этом случае равна:

Охлаждаемая поверхность элемента, м2, при условии, что каждый провод обмотки омывается маслом с двух сторон ( 7-3, о),

Тепловой расчет бака отличается тем, что сама конструкция бака зависит в первую очередь от того теплового потока, который должен быть отведен с поверхности бака в окружающий воздух, и лишь во вторую очередь определяется требованиями механической прочности. Поэтому при тепловом расчете бака сначала рассчитывается допустимое среднее превышение температуры стенки бака над окружающим воздухом, затем по требуемой теплоотдаче приближенно, определяется его охлаждаемая поверхность, затем подбираются размеры и число конструктивных элементов, образующих эти поверхности, — гладких стенок, труб, волн, охладителей — и, наконец, производится поверочный расчет превышения температуры стенки бака и масла над окружающим воздухом. При получении превышений температуры, отличающихся от допустимых, производится корректировка охлаждающей поверхности путем увеличения или уменьшения числа или размеров конструктивных элементов — труб, охладителей и т. д. После завершения теплового расчета бака производится проверка его конструкции на механическую прочность.

Бак с навесными радиаторами. Охлаждаемая поверхность бака с радиаторами образуется главным образом

/ — охлаждаемая поверхность; 2—спираль; Л —паяный шов

На участке ВС наблюдается наиболее быстрый рост интенсивности переноса тепла. Температура охлаждаемой поверхности остается близкой к температуре кипения жидкости, если жидкость обладает достаточной теплоемкостью и массой. За точкой С образование пузырьков происходит настолько бурно, что они создают преграду для подтекания части жидкости с меньшей температурой к нагретой поверхности, ослабляя тем самым перенос тепла. В этом режиме охлаждаемая поверхность начинает перегреваться (кризис теплообмена). Участок CD (область пленочно-пу-зырькового кипения) характеризуется неустойчивостью: под действием циркуляционных потоков в жидкости не-

Если жидкость имеет температуру ниже, а охлаждаемая поверхность — выше температуры кипения при данном давлении, то отрывающиеся от поверхности пузырьки пара, входя в более холодные слои жидкости, конденсируют. При этом критическая плотность теплового потока значительно возрастает и может быть рассчитана по формуле

Ширина aoi канала между обмоткой НН и стержнем определяется из условий изоляции обмотки и способа прессовки стержня согласно § 4.5 и 4.6. Однослойная обмотка и двухслойная без охлаждающего канала между слоями имеют две охлаждаемые поверхности. Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН, м2, для всего трансформатора в этом случае

Охлаждаемая поверхность элемента, м2, при условии, что каждый провод обмотки омывается маслом

Вместе с ростом мощности трансформатора возникает необходимость в развитии его системы охлаждения (см. § 3.4), основные элементы которой размещаются на баке трансформатора. Увеличение поверхности охлаждения может производиться различными путями. В трансформаторах мощностью до 630 кВ-А включительно возможно использование бака со стенками из тонколистовой стали толщиной 1,0—1,5 мм, имеющими форму волновой поверхности (см. 9.11). У этих же трансформаторов увеличенная охлаждаемая поверхность может быть образована установкой стальных гнутых труб с толщиной стенки 1,0—1,5 мм. Стальные круглые трубы диаметром 30—60 мм или овальные располагаются вертикально параллельно стенке бака. Концы труб изгибаются и ввариваются в верхнюю и нижнюю части стенки. В случае необходимости вокруг бака располагаются два-три и, как правило, не более четырех рядов труб. Бак этого типа обеспечивает хорошую теплоотдачу, обладает высокой механической прочностью, прост в производстве. Трубчатый бак находит применение также и в трансформаторах мощностью 1000—1600 кВ-А.