Mai mult: Furnizarea unui regim de temperatură
Activitatea de curs se desfășoară de către studenții de specialitate 110302 specializarea "Alimentarea cu energie a agriculturii" conform curriculum-ului în etapa finală a studiului disciplinei "Ingineria căldurii". Scopul lucrării este consolidarea și aprofundarea cunoștințelor teoretice obținute de studenți cu privire la teoria schimbului de căldură, dobândirea de abilități practice în rezolvarea problemelor de inginerie specifice legate de producție.
instrucțiuni generale pentru implementarea lucrărilor cursului
Acest ghid descrie metodologia de calcul pentru următoarele subiecte:
1. Calculul caldurii transformatorului de putere;
2. Calculul sistemului de menținere a microclimatului al celulelor de distribuție 6-10 kV.
Elevii lucrează la o sarcină individuală, primită de la profesor. Sarcina specifică subiectul și datele numerice originale. Cursul constă dintr-o notă computațională și explicativă și o parte grafică.
În partea de apă este necesar să se stabilească în mod clar scopul lucrului la curs și să se ofere o scurtă descriere a obiectului de proiectare.
Toate calculele trebuie efectuate în unități SI. Calculați formulele pentru a dezvălui și a însoți decodificarea detaliată a cantităților de intrare, cu o indicație a dimensionalității lor.
O parte grafică a lucrărilor cursului este realizată pe o foaie de format A1 (A2 este permisă). Elaborarea de desene și o notă explicativă ar trebui să respecte cerințele ESKD.
subiect 1. calculul termic al transformatorului
Când transformatorul funcționează, o parte din energia electrică este consumată pe pierderile generate sub formă de căldură. În transformatoarele de ulei, după înfășurări și sistemul magnetic, uleiul și carcasa rezervorului de metal sunt încălzite, diferența de temperatură dintre suprafața exterioară a rezervorului și aerul din jurul transformatorului este setată. Încălzirea transformatorului este principalul motiv care limitează puterea sa sub sarcină. Dacă regimul de încărcare este menținut mult timp, creșterea temperaturii se oprește și toată energia termică eliberată este descărcată în mediul înconjurător, astfel că calculul căldurii se efectuează pentru regimul termic la starea de echilibru la sarcina nominală. Bineînțeles, pentru toate modurile tranzitorii atunci când sarcina transformatorului nu este mai mare decât valoarea nominală, creșterea temperaturii deasupra mediului va fi mai mică decât la sarcina nominală.
Fluxul de căldură trece printr-o cale complexă care poate fi defalcată pentru transformatorul de ulei în următoarele componente:
- de la suprafața înfășurării până la suprafața exterioară a izolației,
- de la suprafața exterioară a izolației de înfășurare la uleiul de transformare,
- transferul de căldură pe suprafața interioară a rezervorului,
- de la suprafața interioară a rezervorului până la suprafața exterioară a acestuia,
- de la suprafața exterioară a rezervorului până la aerul din jur.
La fiecare dintre amplasamentele selectate, transferul de căldură ar trebui calculat luând în considerare metodele de răspândire a acestuia, descrise prin diferite legi privind schimbul de căldură.
Sarcina calculului termic al unui transformator al unei puteri date este de a determina:
- dependența de schimbarea temperaturii uleiului la temperatura ambiantă la sarcina nominală;
- dependența schimbării temperaturii uleiului de sarcina transformatorului la temperatura maximă ambiantă stabilită.
Lucrarea pe această temă presupune efectuarea calculului termic al transformatoarelor de ulei cu circulația naturală a petrolului și a aerului. Datele tehnice ale transformatoarelor de putere sunt prezentate în apendicele 1.
1.1 METODOLOGIA CALCULARII TERMICE A TRANSFORMATORULUI
Calculul termic al transformatorului se efectuează pentru o putere dată a transformatorului și proiectarea corespunzătoare a tancului [1].
Calculul constă în determinarea temperaturii medii a uleiului din straturile superioare ale transformatorului în diferite condiții de funcționare pentru condițiile de încărcare și timpul anului. Condițiile tehnice (GOST 11677-85) reglementează normele de creștere a temperaturii maxime a înfășurărilor peste temperatura aerului în cel mai fierbinte moment al anului 105-110 ° C la o temperatură medie anuală de aproximativ 75 ° C. La sarcina nominală a transformatorului, temperatura straturilor superioare de ulei nu trebuie să depășească + 95 ° C pentru transformatoarele de ulei cu circulație naturală a uleiului. Dacă aceste condiții sunt îndeplinite, izolația transformatorului nu este supusă îmbătrânirii accelerate și poate funcționa în mod fiabil pentru o perioadă lungă de timp.
În starea de echilibru a funcționării transformatorului, pierderile de energie se mențin la căldură și din uleiul încălzit prin peretele rezervorului sunt transferate către aerul din jur. O parte din energia termică din suprafața exterioară a rezervorului este disipată datorită transferului de căldură radiant.
Debitul total al energiei termice depinde de sarcina transformatorului și în orice mod de funcționare a acestuia poate fi determinat aproximativ de formula
unde Q0 este fluxul de căldură eliberat de suprafața rezervorului în aer datorită emisiei de căldură și radiației, W;
DPTP - pierderile totale de putere în transformator, W;
DPXX și DPKZ - pierdere de putere la ralanti și scurtcircuit, W;
- factorul de încărcare al transformatorului;
IN. ITR - curentul în înfășurările transformatorului în modul său de funcționare nominal și, prin urmare, diferit de acest mod, A.
Evident, cu o sarcină nominală a transformatorului kS = 1.
Pentru acest regim, creșterea medie a temperaturii peretelui rezervorului deasupra aerului, ° C, poate fi determinată preliminar [2]
unde FL și FK - suprafața rezervorului, m 2. dând căldura, respectiv prin radiație și convecție.
Excesul mediu al temperaturii uleiului peste temperatura peretelui rezervorului, ° C, poate fi calculat aproximativ prin exprimare
unde kI = 1 - cu răcirea naturală a uleiului și
kI = 0,9 - cu răcire cu suflare.
Apoi, excesul de temperatură a uleiului în straturile superioare ale rezervorului deasupra temperaturii aerului ambiant, ° C, este determinat prin ecuație
unde q = 1 - pentru cisternele netede,
q = 1,2 - pentru rezervoare tubulare și rezervoare cu radiatoare.
Pentru un rezervor neted, suprafețele FK și FL sunt egale și egale cu suprafața exterioară de proiectare, care este determinată în funcție de forma rezervorului, m 2:
- pentru un rezervor dreptunghiular
- pentru rezervorul oval
unde A, B, H, - dimensiunile rezervorului, m, sunt prelevate din apendicele 1;
FCR - suprafața capacului rezervorului, m 2;
0.75 este un coeficient care ține seama de închiderea unei părți a suprafeței de acoperire de către izolatorii de intrări HV și LV și de diferite armături.
Fig. 1. Pentru a determina dimensiunile de bază ale rezervorului.
Rezervorul cu țevi de răcire este utilizat în transformatoare cu o putere de la 160 la 1600 kVA, pentru a crește suprafața schimbătoarelor de căldură. De obicei, țevile ovale sunt utilizate cu dimensiuni transversale de 72 '20 mm sau rotunde cu un diametru de 51/48 mm, cu o grosime a peretelui de 1,5 mm. Recent, țevile rotunde cu diametrul de 30 mm cu o grosime a peretelui de 1,2 mm au găsit aplicații, ceea ce mărește transferul de căldură de la o unitate de-a lungul suprafeței conductei. În funcție de puterea transformatorului, numărul de rânduri de conducte variază de la 1 la 4, aranjamentul conductelor fiind coridor. Pentru a determina suprafața de proiectare pentru răcirea tubului cu tuburi, trebuie să se adopte una dintre formele recomandate de tuburi. Dimensiunile țevilor, raza de curbură R, grosimea conductei din seria tT. pasul dintre rândurile de tP și alte dimensiuni sunt selectate din Tabelul 1 în conformitate cu forma adoptată a tubului.
Tabelul 1. Informații privind conductele utilizate pentru radiatoarele transformatoarelor de putere
Pentru a calcula suprafața de transfer de căldură, selectați datele necesare din tabel. 1 conform fig. 2.
Fig. 2. Elemente ale rezervorului tubular.
Lungimea expandată a conductei în fiecare rând, m, este determinată de ecuația:
-pentru prima serie (internă)
,
- pentru al doilea rând
,
- pentru al treilea rând
Numărul de tuburi dintr-un rând pe suprafața rezervorului în formă de oval
.
Suprafața de radiație a rezervorului cu țevi, m 2,
unde d este diametrul tubului rotund (51 sau 30 mm) sau dimensiunea transversală mai mare a tubului oval (72 mm); a1. R, tP - dimensiuni din tabel. 1 pentru conducta selectată, mm.
Pentru cea de-a doua și ultima serie, mărimea lui ai este calculată prin expresie
unde i = 2,3, ... este numărul seriilor de calcul.
Înălțimea conductelor de fixare la rezervor, m:
- pentru al doilea rând
,
-pentru primul rând
.
Suprafața calculată a convecției rezervorului cu țevi, m 2,
unde FK, GL este suprafața de convecție a unui rezervor neted și un capac calculat în conformitate cu (1.5) sau (1.6), m 2;
kF sunt coeficienții selectați din tabelul. 2;
FK, TP - suprafața de convecție a conductelor, m 2,
unde Fl este suprafața de 1 m a țevii, luată din tabel. 1.
Tabel. 2 Valoarea coeficienților kf.
Flux de căldură, ulei transmis prin peretele rezervorului, W
unde k este coeficientul de transfer al căldurii, W / (m 2 × K);
FK - suprafața exterioară de proiectare a rezervorului, determinată de (1.5) sau (1.6) - pentru un rezervor neted și pentru (1.8) - pentru un rezervor cu conducte de răcire m 2;
DtM-B este diferența de temperatură dintre ulei și aer, ° C, găsită mai devreme de (1.4).
Coeficientul de transfer de căldură, W / (m 2 × K), poate fi calculat din formula pentru un perete plat
,
unde dі este grosimea peretelui rezervorului, de obicei 3 - 5 mm;
lC - coeficientul de conductivitate termică a rezervorului, W / (m × K), rezervorul
este din oțel,
lS = 45 # 184; 55 W / (m x K);
BH. H - coeficienți de transfer de căldură de pe suprafața interioară și exterioară a peretelui rezervorului, W / (m 2 × K).
Calcularea coeficienților de transfer de căldură de la uleiul de la peretele HV și de la perete la aer H este făcut pentru condițiile de transfer de căldură în mișcare naturală a aerului și a uleiului, conform [3, 4, 6].
Parametrii fizici ai aerului trebuie luați din anexa 2 în funcție de temperatura calculată a aerului, iar pentru uleiul de transformare din anexa 3 - de temperatura medie a uleiului. Constantele ecuațiilor criteriilor sunt selectate din aplicațiile 4.5 ținând cont de condițiile de transfer de căldură și de amplasarea verticală a rezervorului.
Temperaturile, ° C, sunt clarificate:
- suprafața exterioară a rezervorului
unde tV - temperatura aerului, ° С; și
- ulei de transformator în interiorul rezervorului
unde tc este temperatura suprafeței interioare a rezervorului.
Având în vedere rezistența termică mică a peretelui rezervorului (), se poate presupune că temperaturile de pe suprafața interioară și exterioară a rezervorului sunt aceleași.
Fluxul de căldură emis de suprafața rezervorului, W,
unde c0 = 5,67 W / (m 2 × K 4) - emisivitatea unui corp absolut negru;
e gradul de negru al peretelui rezervorului. Pentru oțelul oxidat, ia 0,8.
FL este suprafața de radiație, m 2. determinată de (1.5) sau (1.6) - pentru un rezervor neted și de (1.7) - pentru un rezervor cu tuburi de răcire;
TC - temperatura suprafeței rezervorului, K, rafinată de (1.11);
TV - temperatura corpurilor care primesc fluxul de energie radiantă este considerată egală cu temperatura aerului, K.
Corectitudinea calculelor este estimată de fluxul total (total) al energiei termice, W,
Nu ar trebui să difere semnificativ de cea adoptată de (1.1).
Calculul ar trebui efectuat pentru diferite valori ale temperaturii aerului ambiental și dependența modificării temperaturii uleiului de temperatura aerului.
Subiect 2. Calcularea sistemului de asigurare a microclimatului pentru celulele de 6-10 metri pătrați
Întrerupătorul complet (KRU) este un set de echipamente electrice necesare pentru proiectarea comutatoarelor (RU) montate în dulapuri separate. Acestea sunt utilizate pe scară largă la stațiile de distribuție a sistemelor energetice, transformând substațiile, substațiile industriale și agricole etc. RC este colectat din dulapurile de comandă individuale cu dispozitive încorporate în echipamentele electrice de înaltă tensiune sunt releelor de protecție, aparate de masura, automate, întreruptoare cu ulei și altele. În prezent, dulapurile de comandă de instalare în aer liber utilizate pe scară largă. Pentru fiabilitatea echipamentelor, indiferent de condițiile de mediu necesare pentru a menține o anumită temperatură și umiditate microclimat în interiorul dulapurilor de comandă. Perioada rece (iarna), eventuala înghețare și uleiul subrăcire care perturba circuitul de ulei, este de asemenea sistem inacceptabil subrăcire relocare și îngheț (umiditate sublimare) la o umiditate relativă ridicată. În perioada de primăvară și toamnă am observat oscilații de amplitudine mare de temperaturi zilnice și la o umiditate ridicată, eventual, pierderea umidității în fază lichidă pe izolatori. Furnizarea unui regim termic în diferite momente ale anului prin încălzirea aerului din interiorul dulapurilor de distribuție va elimina aceste fenomene nedorite și va asigura funcționarea fiabilă a echipamentului. Obiectul de lucru, desigur, pe cea de a doua tema este de a calcula puterea dispozitivului de încălzire pentru a asigura controlul temperaturii în condiții de iarnă și condițiile de umiditate în timpul perioadelor de tranziție ale anului.
Mai mult: Furnizarea unui regim de temperatură
Informații despre lucrarea "Calcul termic al unui transformator de putere"
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: