Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Аэродинамическое и гидродинамическое сопротивление отдельного Рго участка системы определяют соотношение между массовым расходом 61 охлаждающей среды в заданном канале н потерями давления Лр; (по аналогии с электрическими цепями — соотношение между током й падением напряжения У и сопротивлением Й) где Ее — гндродинамическое нли аэродина- мическое сопротивление: где ь — коэффнцвеит сопротивления; р— плотность охлаждающей среды; 5 — сечение канала. Расчет сопротивления 21 производится с использованием опытных значений козффнпиентов ь. Основные сведения об этих коэффициентах приведены в п.
!.6.2. При последовательном соединении н участков вентиляционной схемы (рис. 4.6, а), учитывая, что расход 6 на всех участках постоянный, полное сопротивление от входа а до выхода Ь равно: Лр„=~ц; Лр, =,'~', Е!Оз. (4.3) 1=! 1 ! При параллельном соединении и участков (рис. 4.6,6), учитывая, что потери давления на всех участках определяютсн раз!!остью давлений в начале участка а в в конце участка Ь, общий расход для всей цепи 6=1/Лр /2~. (4.4) Рис, 4.6, Простые схемы охлаждения. л — перэээетелеппэп паеледееетельпел цепь еептпллцпеппыл каналов; 6 — разветвленные цепи пезтплпцпеппых кепелее с пбщпмп пхедлмп и пмхпдлмп. Результируюшее сопротивление Я т участка аЬ вычисляется по уравнению 2х — — — .
(4.5) Таким образом, путем замены сложных последовательно и параллельно включенных элементов вентиляционного тракта в итоге моэкно упростить схему системы охлаждения. Однако вследствие нелинейной зависимости потерь давления от расхода расчет даже сравнительно простых вентиляционных схем электрических мантии требует громоздких вычислений, поэтому приходится вспользовать ЭВМ. В основу метода расчета нз ЭВМ положена система уравнений, составленных для всех узлов и контуров вентиляционной схемы по аналогии с первым и вторым законамн Кирхгофа: 261=0 (во всех узлах сумма расходов равна ыулю) а ВНс+ВЛНэ =0 (сумма перепадов и потерь давлений всех ветвей для любого замкнутого контура равна нулю).
Расчет вентиляционных схем в этом случае осушествляется по известным программам расчета нелинейных электрических цепей [7). Волее подробные сведения о методике расчета вентиляционных и гидравлических схем охлаждения электрических лсашии приведены в [3, 4, 7). Для схем охлаждения трансформаторов согласно [9) вентиляционные и гидравлические расчеты подробно выполняют только для вынесенных теплообменников.
Конечными результатами вентиляционного или гидравлического расчета систем охлаждения являются определение поминального перепада давления Н„ вентилятора или иагнетательного устройства, обеспечивающего номинальный расход охлаждающей среды Оп прн расчетном суммарном сопротивлении всей схемы охлаждения 2х (рис. 4.7)1 Н =2х6'. (4 6) Необходимый расход охлаждающей среды Оп зависит от тепловых потерь ()пе„ которые необходимо отвести с поверхности охлаждения машины, от удельной теплоемкости охлаждаюшей среды ср н допустимого значения перегрева ЛТ.
Необходимый расход 6» апет/(спЛТ). При воздушном Рнс. 46. К определению номинального рас- хода. 1 — херептерпетпле еептпллторэ; 1 — херэкгерп- етлхе эептпллтпрпеа цепп машины. 9 4,3 Тепловой расчет элементов электрических машин и трансформаторов 269 И~ «/~»»г« в Юга»г/ 3Р Ък го РОРО гООО ЯЮ ООО РРО «О О Р 3 4РО РРР гбб Рис. 4.8. Средние значения аэродинамических сопротив- 1 лений 2 х вентиляционных схем машины.
РО 17 Р'г РР 4Р РР гб з "и 2 РРРР РТР гРРРОР ОООО(РР РОР 4ОР 1ООО Рг»бт т айпи» РР/лаи (4. 7) 43. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ Наиболее распространенными методами теплового расчета электрических машин и трансформаторов являются метод эквивалентных греющих потерь и метод тепловых схем замещении. Метод эквивалентных греющих потерь применяется для определения средних превышений температуры двух.
трех наиболее ответственных частей уже разработанных электрических мапРдн прн использовании их в конкретных режимах работы; тепловой расчет в этом случае выполняется как поверочный [3]. Метод тепловых схем замещения (ТСЗ) [4, 7) основан на аналогии тепловых и элек- охлаждении ориентировочное значение АТ для машин с классом изоляции А, Е, В составляет 20'С, а с классом изоляции Н и Р— до 30'С. Средние значения аэродинамических сопротивлений электрических машин в зависимости от отношения номинальной мощности к номинальной частоте вращения приведены на рнс. 4,8, Если мощность берется в ваттах, то значения Ях надо смотреть на правой оси ординат (А), если в киловаттах, то на левой (В). Прн всем многообразии конструкций электрических машин и трансформаторов, сложности их вентиляционных схем охлаждения одним из главных вопросов построения этих схем является вопрос рационального распределения охлаждающей среды путем регулирования аэродинамических сопротивлений каналов, обеспечивающего равномерный нагрев ее па всем путям от входа в машину до выхода нз нее.
трнческнх потоков (см. п. 8.1.2 и 8.1.3); б )7т ' ЗАН йи Р = р — = —, (4.8) Ь )7э где Ь вЂ” толщина слоя теплопередакяцей поверхности; Зсэ — средняя площадь теплопередающей поверхности; )г — коэффициент теплоправодиости; йг — перепад температуры по толщине б; р — удельное электрическое сопротивление проводника; Я вЂ” площадь сечения проводника; Š— длина проводника; АУ вЂ” разность потенциалов на длине ь.
Формула (4.7) определяет теплаобмеи в твердых телах. При теплоотдаче с поверхности твердого тела уравнение теплаобмена имеет вид: Е=й )Л„, (4.9) где . )7 -17(а5): здесь и — коэффициент теплоотдачи; 5 — поверхность охлаждения. Сущность метода ТСЗ сводится к тому, что все влементы машины разбиваются иа ряд однородных в тепловом отношении частей с источниками или без источников теплоты, связь между которыми учитывается соответствующими тепловыми сопротивлениями. Схемы ТСЗ пезволнют с достаточной для практики точностью определять превышения температуры всех частей машины, причем теоретически можно обеспечить любую заданную точность моделировании путем увеличении числа элементарных участков тепловой схемы. Принципы составления ТСЗ для электрических машан различных типов подобны. Ниже приводится пример расчета элементов ТСЗ турбогенератора [7), На рис 4.9,а показан элемент зубцового шага пакета статора турбогенератора с Охлазсдемие электрическая машан и трансформаторов Рэнд..4 270 ч«« бяз ' "г тез»тЬр * 2«Л»эЬр Ьв 23 Ьз»з ' 1 « 1 азЬ,Ь, ' а«2а Ь»х' )7, =)7я,+)7ла, Ьр, ' »а аеь» ' 2ЗЕЬ Ь 1 Л,м —— ал баЬр 1 2аэЬа»а 1 (4.
Ы) 2а,(Ь +9,008))у,й Рнс. 4.9. Расчетный эяемент сердечника статора с обмоткой (а) и тепловая схема замещения элемевта сердечняка (б). непосредственным водяным охлаждением, а на рис. 4.9, б — ТСЗ этого элемента. Для источников теплоты на один пакет и один зубцовый шаг приняты обозначения: ΄— тепловыделенне в меди обмотки статора; ь), — тепловыделенне в стали зубцов; О— тепловыделение в стали спинки ярма. Обозначения и направления тепловых потоков указаны на рис.
4.9, б. Для тепловых сопротивлений элементов приняты следующие обозначения: А'; — изоляции в пакете; Нл, )!ч« — зубца вдоль н поперек листов стали; )!за, Я, — с поверхности зубца в зазор мюннны н в радиальный канал; )7, — вдоль листов стали между зубцом и цилиндрической частью сердечника; )7«э, )7ле — цилинд. рнческой части сердечника поперек и вдоль листов стали; )7 за — с наружной поверхности сердечника; )г„„ — с поверхности радиального канала цилицдрической части сердечника; )1~ — с поверхности меди к воде. Тепловые сопротивления в соответствии с рнс. 4.9 рассчитываются по формулам; гце П.э=~Пан п — число охлаждающих каналов в одном пазу; Пь« — периметр 1-го какала; размеры Ь„Ь;, Ьгк», Ц приведены на ряс.
4.9; )л, лч — коэффициенты теплопроводности пакета стали вдоль и поперек листа; аэ, а, ал, а — коэффициенты теплоотдачи соответственно с поверхности зубца в зазор, с поверхности цилиндрической части сердечника, с наружной поверхностя сердечника, с поверхности меди проводов к воде. Коэффициенты теплоотдачя с поверхностей определяются на основании вентиляционных расчетов, по результатам которых устанавливаются значеция скоростей течения охлаждающей среды. Значения коэффипиентов теплопроводности А материалов приведены в $ 2.20. После определения тепловых сопротивлений по (4.!О) н по известным методикам расчета (4, 7) тепловых потоков, используя аналогию уравнений (4.7) и (4.8), составляют тепловую схему замещения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
