Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
(3-81б)
Такой лучистый теплообмен имеет место при размещении трансформатора в камере.
Влияние излучения солнца
Трансформатор с излучающей поверхностью площадью имеющей термодинамическую температуру и степень черноты, эксплуатируется при термодинамической температуре окружающего воздуха . Площадь облучаемой солнцем поверхности равна : Поверхность площадью имеет поглощательную способность по отношению к солнечным лучам, равную . Облучательная способность солнца равна Es. Тогда результирующее излучение поверхности площадью определяется плотностью потока излучения
(3-82)
Поглощательная способность, обозначенная через, зависит от материала поверхности площадью , ее цвета, шероховатости и является безразмерным числом, изменяющимся в пределах от 0 до 1 и показывающим, какую часть энергии солнечных лучей способна поглотить рассматриваемая поверхность. Значения поглощательной способности некоторых материалов приведены в табл. 3-17. Под облучательной способностью солнца Es, Вт/м2, подразумевается поток излучения, сообщаемый солнечными лучами единице площади поверхности. Значения облучательной способности солнца в летний солнечный день на 40-й параллели приведены в табл. 3-18.
Таблица 3-17
Значения поглощательной способности некоторых материалов в отношении солнечных лучей
Материал Поглощательная способность ц, Полированный алюминий 0,26 Полированная сталь 0,45 Окисленная сталь (ржавая) 0,74 Шлифованная медь 0,26 Белая краска 0,12-0,26 Серая и зеленая краски 0,90-0,97 Черная краска 0,97-0,99 Оцинкованная сталь 0,66 Оцинкованная сталь загрязненная 0,89 Таблица 3-18
Значения, облучательной способности солнца в летний солнечный день на 40-й параллели
Время суток Облучательная способность солнца Еs, Вт/м для вертикальной поверхности, обращенной для горизонтальной поверхности на восток на юг на запад 6 ч 227 - - 46,5 9 ч 611 81,3 - 675 12 ч - 244,5 - 947 15 ч - 81,3 610 674 18 ч - - 547 46,5 Средний угловой коэффициент
Заданы две поверхности и конечных размеров. Выберем некоторую расчетную поверхность , которая может совпадать с или с . Попадающая на поверхность часть энергии, излучаемой в полупространство элементарной площадкой поверхности , называется локальным угловым коэффициентом, который определяется из формулы
(3-83)
где r - расстояние между элементарной площадкой поверхности и элементарной площадкой в поверхности ; и- углы между линией, соединяющей центры элементарных площадок и , и нормалями к этим площадкам соответственно. Чтобы получить значение среднего углового коэффициента, надо взять интеграл от по поверхности F1 и разделить его на расчетную поверхность :
(3-84)
При малом расстоянии между большими поверхностями значение среднего углового коэффициента близко к единице.
С учетом среднего углового коэффициента плотность потока излучения с поверхности 1 на поверхность 2
(3-85)
Экран для снижения лучистого теплообмена между параллельными поверхностями
В некоторых случаях возникает необходимость в ограничении передаваемого путем излучения тепла. Выведем формулу для расчета приведенной степени черноты для системы, состоящей из двух поверхностей и экрана между ними для снижения лучистого теплообмена. Введем следующие обозначения: - плотность потока излучения с поверхности 1 на экран е; - плотность потока излучения с экрана е на поверхность 2; - приведенная степень черноты для поверхности 1 и экрана е - приведенная степень черноты для экрана и поверхности 2; - приведенная степень черноты для поверхностей 1 и 2 при отсутствии экрана.
Согласно формуле (3-81)
Если с экрана тепло конвективным путем не отводится, то
Найдем величину из уравнения для и подставим ее в уравнение для :
После преобразований и с учетом того, что , находим:
(3-86)
Если плотность потока излучения с поверхности 1 на поверхность 2 при отсутствии экрана равна , то с учетом формулы (3-81) получаем, что плотность потока излучения между поверхностями 1 и 2 при наличии между ними экрана
(3-87)
Если , то
(3-87а)
Пример 3-6. Пусть =0,95; =0,8; =0,2; =0,6; =350 Вт/м2. Необходимо определить, насколько уменьшится плотность потока излучения, передаваемого с поверхности 1 на поверхность 2 после установки между ними экрана.
Согласно формуле (3-81а)
Согласно формуле (3-87)
Пример 3-7. Трансформатор мощностью 40 MB А, который уже рассматривался в приведенных выше примерах, размещен на открытой подстанции так, что его большая ось (параллельная длинным сторонам бака) совпадает с направлением восток - запад. Параллельно малой оси трансформатора (параллельной коротким сторонам бака) на расстоянии 1 м от боковых поверхностей трансформатора установлены защитные стены. Трансформатор имеет 40 радиаторов с расстоянием между осями присоединительных патрубков 1,965 м. Вдоль длинных сторон бака установлено по 17 радиаторов, каждый из которых состоит из девяти секций. Вдоль одной из коротких сторон бака установлено шесть радиаторов, каждый из которых состоит из двенадцати секций. Размеры бака: длина 4,54 м, ширина 1,56 м, высота 3 м. Размеры крышки: длина 4,95 м, ширина 1,72 м. Полная высота радиаторов 2,08 м. Размер по высоте нижней части бака, свободной от радиаторов, 0,92 м. Размеры площади проекции на горизонтальную плоскость радиаторов, установленных вдоль длинных сторон бака - 2(4,7x0,65) м и вдоль короткой стороны бака- 1,5x0,85 м.
