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行业知识

关于某变压器传热模拟实验的研究与探讨

作者: 添加时间:2014/8/3 17:07:15 浏览:

   为进一步简化分析,取箱体一个侧壁为研究对象,其散热功率为300w。实验利用长615mm,宽20mm,高530mm,壁厚为2mm的不锈钢箱体模拟变压器一个侧壁,箱内盛满25号变压器油。实验箱体一个615mm×530mm壁面外包覆厚为100mm的保温材料,紧贴该侧面内壁面放入一个600mm×500mm的加热板模拟变压器芯体的产热。实验所用热管为无缝钢管,总长为800mm,外径10mm,壁厚1.5mm,内部充装液为分析纯乙醇从中间将其弯折成近似90角。另一615mm×530mm壁面上侧开孔,将热管蒸发段垂直插入油箱内并靠近箱体散热壁,热管冷凝段露在空气中进行散热,实验总共采用8根热管,每根热管的冷凝段装有100片铁质肋片进行散热,肋片外径25mm,厚0.3mm。

  热管作为高导热元件,在模拟时可将热管看做具有高导热系数的等温棒处理,通过实验测得所用热管的当量导热系数为6615W/mK.为简化分析,油箱壁面上侧及未保温侧考虑散热。
  实验箱体及热管蒸发段为减小网格数量,降低计算时间,本文将热管冷凝段散热量进行了等效处理,将热管冷凝段的散热等效到到蒸发段与冷凝端间的横截面上,即中热管的上端圆截面上。热管冷凝端装有100片肋片,通过肋片的散热量与热管热端吸收的热量是相等的。
  等效处理过程为:假设热管温度为t,则式中,计算所得截面处的对流换热系数为:其中,模拟分析软件采用Fluent,网格单元采用Tet/Hybrid,类型采用TGrid,间距采用1mm,箱体内部和网格均有网格划分,控制方程设置中,选择Simple算法,压力选择标准离散方法,动量方程和能量方程均选用二阶离散方法。压力松弛因子设定为0.7,速度松弛因子设定为0.3,能量松弛因子设定为0.8。
  实验在恒温恒湿实验室中进行,实验时恒温恒湿实验室未升温时温度为28℃,升温最高稳定温度为48℃。因此实验和模拟均采用了两种环境工况:常温28℃和高温48℃。
  过热管中心横截面各处温度场分布:a.环境温度为28℃b.环境1温度为48℃过热管中心横截面各处温度场分布从中可以看出,油箱内的温度分布并不是均匀的,下部温度低,上部温度高。环境温度为28℃时,上部最高温度约78度,实际实验测得的上部最高温度约是80度。环境温度为49℃时,温度分布规律不变,上部最高温度约85度,实际实验测得值为87度。