Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
Если по обмотке осуществить направленное принудительное движение масла, то положение существенным образом изменится. В этом случае превышение температуры обмотки установится не самопроизвольно, а в зависимости от скорости масла.
Осевой перепад температуры масла в обмотке
Выше неоднократно упоминалось о самопроизвольно устанавливающемся осевом перепаде температуры масла в обмотке. Под этим понятием подразумевается такая разность температур, которая возникает тогда, когда к обмотке присоединен контур циркуляции с гидравлическим сопротивлением, равным нулю. В действительности, возникшая при заданной реальной системе охлаждения разность температур может быть больше или меньше самопроизвольно устанавливающейся разности температур: меньше, если за счет подъема центра охлаждения увеличить площадь петли давления; больше, если достигаемое таким путем увеличение площади петли давления недостаточно для преодоления потерь давления в гидравлических сопротивлениях, находящихся за пределами обмотки. Для трансформатора с заданными геометрическими размерами, можно, изменяя поверхностную плотность теплового потока, снять зависимость при постоянном превышении средней температуры масла в радиаторе. Тангенс угла касательной к любой точке этой кривой покажет отношение приращений имеющее размерность теплового сопротивления, 0См2/Вт.
Сохранить неизменным значение превышения средней температуры масла в радиаторе можно путем регулирования обдува.
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха при принудительной циркуляции воздуха
В уравнение (3-74) для определения коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха входят гидравлический диаметр dh и поправочный коэффициент 8г.
Для радиаторов по рис. 3-13 при обдуве снизу гидравлический диаметр м. Расчет гидравлического сопротивления для этого конкретного случая был выполнен выше. Из табл. 3-1 видно, что полученный результат может использоваться для пяти различных радиаторов, имеющих высоту: м, м, мм, м.
Отношение для пяти высот радиаторов и соответствующие им значения приведены в табл. 3-12.
Таблица 3-12
Значения коэффициента для радиаторов по табл. 3-1 для различных значений отношения высоты радиатора к гидравлическому диаметру
Нг, м 0,915 1,19 1,64 1,965 2,44 Hr/dh 14,3 18,6 25,6 30,7 38,2 1,17 1,14 1,10 1,07 1,04 В табл. 3-13 приведены значения коэффициентов B1 и В2, облегчающие расчет коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха в зависимости от средней температуры воздуха:
(3-76)
(3-78)
Для радиаторов по рис. 3-13 при обдуве снизу коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха
(3-78)
Таблица 3-13
Значения коэффициентов и при различных средних температурах воздуха
10 3,65 6,325 20 3,55 6,150 30 3,49 6,050 40 3,42 5,925 50 3,35 5,800 60 3,29 5,700 70 3,24 5,620 80 3,19 5,520 90 3,13 5,420 100 3,09 5,360 где скорость воздуха в середине высоты, радиатора, т. е. средняя скорость воздуха. Зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости воздуха для ряда постоянных значений средней температуры воздуха при приведена на рис. 3-34. Найденные по рис. 3-34 значения для заданных значений и необходимо умножить на коэффициент приведенный в табл. 3-12.
Перепад температуры между стенкой радиатора и воздухом при принудительной циркуляции воздуха
Перепад температуры между стенкой радиатора и воздухом определяется формулой (3-71):
где - коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, определяемый по формуле (3-78).
Таблица 3-14
К расчету перепада температуры между стенкой радиатора и воздухом при обдуве снизу (данные к рис. 3-35)
Номер кривой на рис. 3-35 Высота радиатора Нr, м Скорость возду- ха w, м/с Средняя температура воздуха 1 0,915 1 10 2 0,915 1 100 3 2,44 1 10 4 2,44 1 100 5 0,915 2 10 6 0,915 2 100 7 2,44 2 10 8 2,44 2 100
Рис. 3-34. Коэффициент теплоотдачи радиатора со стороны воздуха при принудительной циркуляции воздуха.
Рис. 3-35. Зависимость теплового потока Р от перепада температуры между стенкой радиатора и воздухом при принудительной циркуляции воздуха. Вентиляторы установлены внизу под радиаторами (см. табл. 3-14).
В качестве примера для двух радиаторов с Hг=0,915 и 2,44 м рассчитана и построена в логарифмическом масштабе зависимость теплового потока от перепада температуры при двух значениях скорости ( и 2 м/с) и двух значениях средней = 10 и 1000С). Площади стороны воздуха согласно температуры воздуха (= поверхности радиаторов со формуле равны: для первого радиатора м2, для второго м2. Результаты расчета приведены на рис. 3-35, а постоянные параметры в табл. 3-14.
Нагревание воздуха при принудительной циркуляции воздуха в радиаторе
Воздух, имеющий у входа в радиатор температуру , скорость и плотность , воспринимает благодаря конвективному теплообмену тепловой поток Р, нагревается
Рис. 3-36. Зависимость теплового потока P от осевого перепада температуры воздуха при принудительной циркулляции водуха.
и у выхода из радиатора имеет температуру , скорость и плотность .
Определим зависимость теплового потока Р от осевого перепада температуры воздуха в радиаторе принимая во внимание, что массовый расход воздуха в любом поперечном сечении канала между секциями остается постоянным, т. е. согласно (3-57):
