Охлаждаемую поверхность

Для генераторов мощностью более 25 000 кВ • А обычно применяется водородное охлаждение. Преимущества такого охлаждения определяются тем, что водород легче воздуха в 14 раз, его теплоемкость большг в 14 раз, теплопроводность — в 7 раз, а коэффициент теплоотдачи с охлаждаемой поверхности - в 1,35 раза.

где 8Т—расстояние от точки наибольшего нагрева до ближайшей охлаждаемой поверхности.

По пути к охлаждаемой поверхности тепловой поток встречает дополнительное тепловое сопротивление в изоляции и1 в металлах. При тепловом расчете учитывают только тепловое сопротивление изоляционных материалов, обладающих малым коэффициентом теплопроводности; тепловым сопротивлением металлов (медь, сталь, чугун) пренебрегают ввиду их высокой теплопроводности. Тепловой поток (Вт), протекающий через изоляцию,

Температурный перепад на охлаждаемой поверхности может быть определен по (5-1). Коэффициент теплоотдачи поверхности ^п определяют экспериментально на моделях. Чтобы экспериментальные данные можно было использовать для широкого класса охлаждаемых поверхностей, их обычно выражают с помощью, безразмерных чисел (критериев). Одним из них является число Нуссельта Nu, которое связывает коэффициент теплоотдачи ап нагретой поверхности с коэффициентом теплопроводности К охлаждающей среды, движущейся относительно этой поверхности:

для охлаждаемых открытых поверхностей d\ принимается равным длине или высоте охлаждаемой поверхности.

Расчет коэффициентов теплоотдачи ап для .стенки канала не всегда дает хорошее совпадение с опытными "данными, поэтому предпочтительнее определять ап экспериментально. Определив экспериментально коэффициент теплоотдачи для охлаждаемой поверхности ап, можно рассчитать по (5-1) температурный перепад на этой поверхности.

где Д^и, А/п — перепады температур в изоляции и на охлаждаемой поверхности соответственно; Д^в — среднее превышение температуры воздуха; t0 — тем-

Для генераторов мощностью более 25 000 кВ • А обычно применяется водородное охлаждение. Преимущества такого охлаждения определяются тем, что водород легче воздуха в 14 раз, его теплоемкость больпе в 14 раз, теплопроводность — в 7 раз, а коэффициент теплоотдачи с охлаждаемой поверхности - в 1,35 раза.

Для генераторов мощностью более 25 000 кВ • А обычно применяется водородное охлаждение. Преимущества такого охлаждения определяются тем, что водород легче воздуха в 14 раз, его теплоемкость больив в 14 раз, теплопроводность — в 7 раз, а коэффициент теплоотдачи с охлаждаемой поверхности - в 1,35 раза.

Для открытых поверхностей охлаждения характерная длина принимается равной длине или высоте охлаждаемой поверхности.

Принимая линейный характер изменения нагрева воздуха вдоль пути его движения, считают, что среднее превышение его температуры над температурой входящего холодного воздуха ^Хол Р88110 примерно 0,5 Дг?„. В итоге средняя установившаяся температура обмотки электрической машины включает перепад температуры в изоляции Д#из, превышение температуры охлаждаемой поверхности Д#п и среднее превышение температуры воздуха 0,5 Д$в:

Одновременно следует стремиться к получению достаточно развитой поверхности охлаждения обмотки и достаточного числа и размеров масляных (воздушных у сухого трансформатора) охлаждающих каналов в обмотках при обеспечении наименьшего сопротивления для движения в них охлаждающей среды, что дает возможность уменьшить внутренний перепад температуры в обмо,тках и как следствие этого несколько уменьшить охлаждаемую поверхность бака трансформатора.

Спиральный радиатор ( 4-20) состоит из спиралей, навитых из медной жесткой проволоки МТ-0,8 (ГОСТ 2112—79) и напаянных рядами на охлаждаемую поверхность, В рассматриваемом случае такой поверхностью может быть оборотная сторона стального основания УГИК или корпус ГИМ. Для того чтобы снизить аэродинамическое сопротивление, обеспечить независимость от направления охлаждающего потока, а также увеличить теплосъем с каждого витка, спираль навивают с шагом h^bd. Шаг между спиралями, напаянными на охлаждаемую поверхность, /гс = 1,5 D, где D — наружный диаметр спирали, мм. Количество тепловой энергии, снимаемой с отрезка спирали длиной 60 мм (15 витков) при температуре окружающего воздуха 20 °С и различной скорости воздуха, следу-

В нижней части насоса находится испаритель с электронагревателем 3. Пар поднимается вверх по концентрическим паропроводам 5, включающим систему трех кольцевых сопел. Верхнее сопло предназначается для работы при наиболее низком давлении. Над этим соплом находится водоохлаждаемый маслоотражатель 7, а выше отражателя устанавливаются ловушки 8. Маслоотражатель 7 служит для конденсации рабочей жидкости 4 и возвращения ее в испаритель. Ловушка 8 представляет собой охлаждаемую поверхность, в которой конденсируется пар рабочей жидкости. Обычно ловушки охлаждаются жидким азотам. Пар направляется соплом вниз к стенке насоса, водоохлаждаемой с помощью змеевика /. Там он конденсируется и рабочая жидкость стекает в испаритель. Откаченный газ удаляется через форвакуумную линию 2.

Выведенные выше пропорциональные зависимости (3.24) и (3.26) показывают, что увеличение мощности трансформатора в одной единице является экономически выгодным потому, что приводит к уменьшению удельного расхода материала на 1 кВ-А мощности и повышению КПД. В то же время из (3.27) следует, что естественный рост охлаждаемой поверхности трансформатора отстает от роста его потерь, и, следовательно, с ростом мощности трансформатора усложняется решение проблемы его охлаждения. При этом с ростом номинальной мощности трансформатора необходимо искусственно увеличивать охлаждаемую поверхность бака путем установки охлаждающих труб или подвески радиаторов, а затем усиливать циркуляцию охлаждающего воздуха при помощи вентиляторов и масла при помощи насосов (см. § 9.2).

Одновременно следует стремиться к получению доста^ точно развитой поверхности охлаждения обмотки и достаточного числа и размеров масляных (воздушных у сухого трансформатора) охлаждающих каналов в обмотках при обеспечении наименьшего гидро- и аэродинамического сопротивления для движения в них охлаждающей среды, что дает возможность уменьшить внутренний перепад температуры в обмотках и как следствие этого несколько уменьшить охлаждаемую поверхность бака трансформатора.

Перепад температуры 00,м обычно ограничивают значением 23—25 °С путем ограничения плотности теплового потока q, что при верхнем пределе превышения средней температуры обмотки над воздухом, ограниченном по ГОСТ значением ±65 °С, позволяет получить среднее превышение температуры стенки бака над воздухом не менее вг„в«35ч--^38°С. Увеличение перепада в0<м сверх 25 °С приведет к необходимости рассчитывать охлаждаемую поверхность бака на меньший перепад температуры вб,в, т. е. к существенному увеличению размеров и массы материалов системы охлаждения трансформатора.

В районах с суровым климатом каналы дглают глубокими, но узкими, что позволяет уменьшить охлаждаемую поверхность воды и сохранить возможно большую площадь живого сечения канала при ледяном покрове. Если откосы канала не укреплены, то их крутизна назначается меньше угла естественного откоса грунта, находящегося

2. Превышение температуры внешней поверхности статора над температурой охлаждающего воздуха. В асинхронных машинах за охлаждаемую поверхность статора при радиальной вентиляции условно принимают поверхность по внутреннему диаметру статора D, а при аксиальной вентиляции • — наружную поверхность по внешнему диаметру статора Da. Соответственно расчетные формулы для удельного теплового потока, Вт/м2, приходящегося на единицу охлаждаемых поверхностей статора, принимают следующий вид:

сти ротора, включая при аксиальной вентиляции охлаждаемую поверхность вентиляционных аксиальных каналов, определяют по формуле, аналогичной (5-67):

В нижней части насоса находится испаритель с электронагревателем 3. Пар поднимается вверх по концентрическим паропроводам 5, включающим систему трех кольцевых сопел. Верхнее сопло предназначается для работы при наиболее низком давлении. Над этим соплом находится водоохлаждаемый маслоотражатель 7, а выше отражателя устанавливаются ловушки 8. Маслоотражатель 7 служит для конденсации рабочей жидкости 4 и возвращения ее в испаритель. Ловушка 8 представляет собой охлаждаемую поверхность, в которой конденсируется пар рабочей жидкости. Обычно ловушки охлаждаются жидким азотам. Пар направляется соплом вниз к стенке насоса, водоохлаждаемой с помощью змеевика /. Там он конденсируется и рабочая жидкость стекает в испаритель. Откаченный газ удаляется через форвакуумную линию 2.

При непрерывно-последовательном способе закалки применяются два способа подачи охлаждающей жидкости; непосредственно сквозь отверстия в индуктирующем проводе (см. 8-5) через специальное душевое устройство, устанавливаемое рядом с индуктирующим проводом. В первом случае охлаждающая жидкость должна подаваться в одну или несколько точек индуктирующего провода, проходить по его полости и частично выходить из отверстия на охлаждаемую поверхность. Некоторая часть жидкости должна отводиться из индуктирующего провода по специальным патрубкам, так как если она вся будет постепенно выходить через отверстия на охлаждаемую поверхность, то в некоторых точках индуктирующего провода скорость охлаждающей жидкости будет близка к нулю и эти точки могут перегреться и расплавиться. Если охлаждающая жидкость подается из отдельного душевого устройства, например из кольцевой трубки (при закалке круглых деталей), то эта трубка должна быть незамкнутой. В замкнутой трубке, концентричной индуктирующему проводу, индуктируется ток, находящийся в противофазе с током в индукторе. Этот ток ослабляет поле тока в индукторе и приводит к значительным потерям, уменьшая, таким образом, к. п. д.