Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
Для того чтобы определить число Re, необходимо знать гидравлический диаметр dh. Для радиатора шириной 240 мм и с расстоянием между секциями 37 мм гидравлический диаметр
Таблица 3-10
Значение параметра при различных температурах воздуха
20 15,7 4070 30 16,6 3850 40 17,6 3640 50 18,6 3440 Значения коэффициента кинематической вязкости воздуха v и параметра dh/v приведены в табл. 3-10.
При =200С число Re =4070 и критическое значение числа достигается уже при скорости воздуха м/с. Зависимости числа Re от скорости воздуха при разных значениях приведены на рис. 3-22. Из этого рисунка видно, что при практически встречающихся значениях температуры воздуха и значениях м/с течение воздуха имеет турбулентный характер. Этот вывод был получен и при рассмотрении критической высоты радиаторов.
Рис. 3-22. Зависимости числа Re от скорости воздуха w при разных значениях температуры воздуха
Коэффициент теплоотдачи радиатора со стороны воздуха при высоте радиаторов больше критической
Формулы для расчета коэффициента теплоотдачи, относящиеся к ламинарному или турбулентному режиму.
Рис. 3-23. Зависимость числа Nu от числа Re в переходной области между ламинарным течением среды GrPr-I по данным на [9].
1 - ламинарный режим; 2 - переходная область 3 - турбулентный режим
течения, для переходной области, где число , не справедливы. Можно было бы для определения числа Nu воспользоваться результатами исследований Л. И. Ильина [9] по рис. 3-23, однако эти данные получены не для радиаторов. Поэтому для расчета коэффициента теплоотдачи воспользуемся в целях осторожности уравнением (3-23), относящимся к ламинарному режиму течения:
Однако необходимо помнить, что коэффициент теплоотдачи будет фактически больше и приближаться к значению, определенному исходя из уравнения, справедливого для турбулентного режима течения:
(3-52)
где индекс f указывает на то, что в длимое уравнение необходимо подставлять физические характеристики воздуха, определенные при его средней температуре.
Потери давления на трение в радиаторах со стороны воздуха
Для расчета потери давления на трение также используются две формулы. При ламинарном режиме течения
(3-53)
при турбулентном режиме течения
(3-54)
Для того чтобы создать определенный запас, расчеты целесообразнее выполнять по формуле, относящейся к турбулентному режиму.
Подставим в формулу для ламинарного режима выражение для числа Re. Тогда
(3-53а)
Учитывая, что dh=6,4* 10-2 м, и произведя соответствующие вычисления, получаем:
(3-53б)
После аналогичных преобразований формулы для турбулентного режима примут вид:
(3-54а)
и
(3-54б)
Теплоотдача радиаторов при естественной циркуляции масла и воздуха
Расчет теплоотдачи радиаторов, имеющих высоту, превышающую критическую, выполняется как для теплообменника с противотоком.
При заданных значениях высоты радиатора, теплового потока и температуры воздуха у входа в радиатор средняя скорость и осевой перепад температуры воздуха определяются исходя из уравнения теплового баланса и уравнения Эйлера. Для какого-то выбранного среднего перепада температуры между стенкой радиатора и воздухом определяется средняя температура пограничного слоя и соответствующий ей коэффициент теплоотдачи. Если средний перепад температуры выбран правильно, то произведение коэффициента теплоотдачи, среднего перепада температуры и поверхности теплоотдачи определяет тепловой поток радиатора. Тепловой поток целесообразно представлять именно в виде зависимости от среднего перепада температуры между стенкой радиатора и воздухом. В качестве не изменяющегося параметра выбрана температура охлаждающего воздуха.
Рис. 3-24. К расчету теплоотдачи радиатора. 1 - температура нагревающегося воздуха; 2 - температура стенки радиатора.
Целесообразность выбора в качестве независимой переменной среднего перепада температуры между стенкой радиатора и воздухом заключается в том, что он определяет размеры системы охлаждения и может быть легко найден при тепловом расчете обмотки путем вычитания из нормированного значения превышения средней температуры обмотки над температурой воздуха, равного 650С, значения и значения перепада температуры между маслом и стенкой радиатора.
Произведем расчет зависимости теплового потока радиатора от перепада температуры между стенкой радиатора и воздухом.
Введем следующие обозначения (рис. 3-24):
- температура воздуха у входа в радиатор;
- осевой перепад температуры воздуха в радиаторе;
- средняя температура воздуха в радиаторе;
- превышение средней температуры стенки радиатора над средней температурой циркулирующего в радиаторе воздуха;
- превышение средней температуры стенки радиатора над температурой воздуха у входа в радиатор;
- средняя температура пограничного слоя воздуха;
- разность давлении в радиаторе со стороны воздуха, которая определяется разностью плотностей холодного и нагретого воздуха;
- высота радиатора (диаграммы теплового потока строятся для пяти значений высоты: ();
- нормальное ускорение свободного падения;
dh - гидравлический диаметр (для рассматриваемых радиаторов db=6,4*10-2 м);
