Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
При подстановке в формулу (3-67а) данных для ребра находим:
,
Пример 3-5. Пусть Вт/(м2 0С). Для такого значения величина.
Коэффициент полезного действия ребра по формуле (3-67)
.
Даже при относительно больших значениях КПД ребра близок к единице. Это означает, что увеличение поверхности с помощью ребер очень эффективно и что нет необходимости учитывать при расчете поверхность ребра раздельно от остальной части поверхности.
Коэффициент теплопередачи радиатора
Введем следующие обозначения: и - площади поверхностей секции радиатора со стороны воздуха и масла соответственно;
- площадь поверхности "секции радиатора, соответствующая средней по толщине стенки поверхности трубчатого канала;
и - коэффициенты теплоотдачи радиатора со стороны воздуха и масла соответственно;
- коэффициент теплопроводности материала радиатора;
-толщина стенки радиатора.
Коэффициент теплопередачи при конвекции , отнесенный к площади поверхности секции радиатора со стороны воздуха, определяется из уравнения
(3-68)
Радиаторы по рис. 3-13 отличаются друг от друга только высотой . Для каждого радиатора:
По данным рис. 3-13:; и.
Толщина стенки радиатора м, коэффициент теплопроводности Вт/(м 0С). С учетом этих данных
Таким образом, вторым членом в уравнении (3-68) можно пренебречь и это уравнение для радиаторов по рис. 3-13 примет вид:
(3-86а)
Обозначим потери, отводимые одной секцией радиатора путем конвекции, через Р. Тогда превышение средней температуры масла в радиаторе над средней температурой воздуха в радиаторе, являющееся логарифмической разностью температур, определяется выражением
(3-69)
где - поверхностная Плотность теплового потока, отнесенная к площади поверхности секции радиатора со стороны воздуха.
Это превышение температуры состоит из двух слагаемых:
перепада температуры между маслом и стенкой радиатора
(3-70)
перепада температуры между стенкой радиатора и воздухом
(3-71)
Соответственно
(3-72)
3-6. Теплопередача радиаторов при принудительной циркуляции воздуха
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха
Коэффициент теплоотдачи при принудительной циркуляции воздуха может быть найден из критериального уравнения [см. также уравнение (3-52)]:
(3-73)
которое описывает турбулентный режим течения жидкости или газа (например, воздуха) в каналах. Индекс указывает на то, что в данное уравнение необходимо подставлять физические характеристики воздуха, определенные при его средней температуре; - поправочный коэффициент, который зависит от отношения длины канала к его гидравлическому диаметру числа Re. Значения коэффициента приведены в табл. 3-11.
Таблица 3-11
Зависимость коэффициента от отношения высоты радиатора к гидравлическому диаметру для
1 2 5 10 15 20 30 40 50 1,65 1,50 1,34 1,23 1,17 1,13 1,07 1,03 1,00
При работе вентиляторов скорость воздуха в радиаторе обычно всегда больше 1 м/с, а размер гидравлического диаметра канала таков, что число в вероятном диапазоне температур воздуха больше 2200. Поэтому движение воздуха в радиаторе будет иметь турбулентный характер.
Формула для определения коэффициента теплоотдачи радиатора со стороны воздуха, полученная из критериального уравнения (3-73):
(3-74)
Гидравлический диаметр
При обдуве радиатора снизу гидравлический диаметр равен гидравлическому диаметру плоского канала, образованного соседними секциями и боковыми щитами.
При обдуве сбоку гидравлический диаметр равен четырехкратной длине пути воздушного потока L, умноженной на отношение площади свободного для прохождения потока воздуха поперечного сечения к относящейся к нему площади поверхности теплоотдачи .
(3-75)
Если друг за другом размещены несколько радиаторов, то соответственно длина и площадь теплоотдачи умножаются на число последовательно размещенных радиаторов.
Радиаторы с принудительной циркуляцией воздуха как масляно-воздушные охладители
Циркуляция масла может быть естественной, т. е. обусловленной гравитационными силами, или принудительной, т. е. создаваемой насосом. При постоянных потерях с увеличением скорости воздуха, т. е. с увеличением коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха, превышение средней температуры масла в радиаторе над температурой воздуха сначала быстро, а потом все медленнее уменьшается, стремясь к предельному минимальному значению, соответствующему тому возросшему значению коэффициента теплопередачи, который может быть достигнут при данном коэффициенте теплоотдачи со стороны масла. Одновременно со снижением превышения средней температуры масла возрастает площадь, охваченная петлей давления, которая изображается в виде функции, в результате чего увеличивается обусловливающий циркуляцию масла напор или подъемная сила. Увеличение напора связано также с тем, что, с одной стороны, увеличивается разность высот центров охлаждения и нагрева из-за смещения вверх центра охлаждения в результате улучшения охлаждения радиатора и, с другой стороны, увеличивается зависящий от самопроизвольно устанавливающейся скорости масла осевой перепад температуры масла в обмотке из-за увеличения вязкости масла при его более низкой средней температуре. Увеличенный движущий напор покрывает возрастающее гидравлическое сопротивление контура при циркуляции масла с увеличенной скоростью.
