Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
При средней температуре воды коэффициент кинематической вязкости м2/с. Тогда
Так как Re > 2320, то режим течения воды турбулентный и число Нуссельта определяется критериальным уравнением (4-6).
Рис. 4-6. - Зависимость коэффициента теплоотдачи а2 охладителя со стороны воздуха от скорости воздуха
Из уравнения находим, что
При средней температуре воды : Рг=7,06; Рг0,4= 2,18; Re0,8=(3-104) 0,8=3800; коэффициент теплопроводности воды; и Вт/(м2 0С).
Для трубы длиной 1 м площади поверхностей F1 = 0,0314 м2 и F2 = 0,295 м2. При коэффициенте теплопроводности латунной трубы
и коэффициент теплопередачи kF определяется из уравнения (4-3)
Найдем значения при
При :
;
при
Согласно рис. 4-5 при скорости движения воздуха должны быть равны 2,3 и 8,9 м/с соответственно.
По результатам этого расчета построена в логарифмическом масштабе зависимость коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха от скорости движения воздуха, приведенная на рис. 4-6.
Рис. 4-7. Геометрические размеры расположения труб в охладителе (к расчету гидравлического диаметра со стороны воздуха).
Этим, собственно, заканчивается определение исходных данных, необходимых при расчетах, связанных с поверхностью со стороны воздуха.
Определение значений неизвестных величин в критериальном уравнении (4-8) для числа Нуссельта со стороны воздуха.
Сначала определим число Ref со стороны воздуха. Введем обозначения: A2 - площадь наименьшего сечения каналов для движения воздушного потока; F2-площадь поверхности охлаждения со стороны воздуха с учетом ребер при длине труб 1 м. По данным рис. 4-7 . Как уже было принято в примере 4 2, м2. Обозначим через L расстояние между первым и последним рядами труб (рис. 4-8).
Гидравлический диаметр определяется по формуле, аналогичной формуле (3-75):
В рассматриваемом случае м. Для средней температуры воздуха 500С, при которой проводились измерения, м2/с, Вт/(м 0С) и Рг=0,722.
Число Рейнольдса
Определим число Ref для двух значений скорости воздуха, м/с:
Число Нуссельта
Определим число Nuf при двух значениях a2=81 и 169 Вт/(м2 0С), которые соответствуют значениям скорости воздуха
м/с :
;
Найдем неизвестные С и п в критериальном уравнении (4-8). Для этого используем полученные выше значения чисел Ref и Nuf для Вт/(м2 0С) и значение Рг2/з = 0,807
Рис. 4-9. Зависимость
Рис. 4-10. Оребрение со стороны масла
На основании решения этой системы уравнений находим;
(4-9)
Зависимость величины от числа Рейнольдса Ref построена в логарифмическом масштабе на рис.4-9.
Коэффициент полезного действия внутреннего оребрения
При внутреннем диаметре трубы d, толщине ребра , коэффициенте теплопроводности плоское ребро (рис. 4-10) имеет КПД
(4-10)
где
(4-10а)
С помощью КПД ребра учитывается снижение эффективности поверхности ребра по сравнению с эффективностью поверхности трубы, КПД которой принимается за 100%.
Пример 4-3. Пусть материал ребра - медь, , м м Вт/( м2 0С). Определим КПД ребра и входящую в уравнение (4-3) для коэффициента теплопередачи величину -с оребрением и без оребрения трубы. При длине трубы 1 м. Коэффициент полезного действия ребра согласно (4-10) и (4-10а):
Для оребренной трубы:
Для трубы без оребрения:
Теплотехнический расчет масляно-воздушного охладителя при тепловом потоке 100 кВт
Рис. 4-11. Труба со спирально-проволочным оребрением.
Выбран охладитель, имеющий медные трубы с внутренним оребрением по рис. 4-10. Со стороны воздуха трубы имеют проволочное оребрение в виде двухходовой спирали согласно рис. 4-11. Диаметр труб 10/12 мм; длина каждой трубы 1,94 м; внутреннее оребрение выполнено из медной ленты толщиной 0,3 мм, наружное - из медной проволоки диаметром 0,7 мм. Элементы внутреннего и наружного оребрения припаяны к трубам мягким припоем.
Расчеты для стороны масла
Тепловой поток охладителя Р= 100 000 Вт. Температура масла у входа в охладитель равна 700С, а у выхода из охладителя- 650С. При средней температуре масла 67,50С его удельная теплоемкость с=2050 Дж/(кг 0С) и плотность р= 853,5 кг/м3. /
Осевой перепад температуры (Для охладителя, как и для радиатора, применен здесь для единообразия термин "осевой перепад температуры", т. е. перепад температуры вдоль оси потока теплоносителя, под которым понимается разность наибольшей и наименьшей температур данного теплоносителя в охладителе. (Прим. ред.)) масла в охладителе
.
Массовый расход масла в охладителе
кг/с
Объемный расход масла в охладителе
м3/с
Площадь свободного сечения трубы при внутреннем диаметре d=10.10-3м
где первый член - площадь сечения трубы без оребрения; второй - площадь сечения медной ленты и третий - площадь сечения швов.
Пусть охладитель имеет два хода по маслу и 135 параллельно соединенных труб в каждом ходе.
Скорость масла в трубах
.
Определим коэффициент теплоотдачи со стороны масла аи
Гидравлический диаметр D-образной части (одной половины) сечения трубы
Предположим, что перепад температуры между маслом и стенкой трубы . Тогда средняя температура пограничного слоя масла
