Тепловой расчёт трансформатора при постоянной температуре воздуха и выявление зависимости изменения температуры масла от коэффициента загрузки.2.1 Определение перепада температур Расчет будем вести при температуре воздуха равной 35 0С и при коэффициентах загрузки 1.0, 1.15, 1.30. Полученные результаты будем заносить в таблицы. Суммарный поток тепловой энергии рассчитывается по формуле (1.1), Вт: Q0=∆Pтр=125+675∙12=800 Вт Q0=∆Pтр=125+675∙1.152=1017 Вт Q0=∆Pтр=125+675∙1.302=1265 Вт Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом, 0С, можно определить по формуле (1.2): ∆tc-в=(800/(2.8∙3+2.5∙3))0.8=23 0С ∆tc-в=(1017/(2.8∙3+2.5∙3))0.8=27.84 0С ∆tc-в=(1265/(2.8∙3+2.5∙3))0.8=33.16 0С Среднее превышение температуры масла над температурой стенки бака, 0С, может быть подсчитано по формуле (1.5): ∆ tм-с=0.165∙1∙(800/3)0.6=4.719 0С ∆ tм-с=0.165∙1∙(1017/3)0.6=5.44 0С ∆ tм-с=0.165∙1∙(1265/3)0.6=6.20С Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха, 0С по формуле (1.6): ∆tм-в=1∙(4.719+23)= 27.719 0С ∆tм-в=1∙(5.44+27.84)= 33.28 0С ∆tм-в=1∙(6.2+33.16)= 39.36 0С Таблица 2.1. Расчетные перепады температур.
2.2 Определение суммарного потока теплоты трансформатором. Поток теплоты, передаваемый маслом через стенку бака, Вт, определяем по формуле (1.7) Коэффициент теплопередачи Вт/(м2К), можно рассчитать по формуле (1.8) для плоской стенки. Определяем приближенную температуру масла, 0С, по формуле (1.9) tм=35+27.719=62.719 0С tм=35+33.28=68.28 0С tм=35+39.36=74.36 0С По температуре масла из приложения 4 [1] выбираем коэффициент теплопроводности масла Таблица 2.2. Физические свойства трансформаторного масла.
Tм =273+63=336 К Tм =273+68 =341 К Tм =273+74 =347 К Рассчитываем критерий Грасгофа - Прандтля для масла по формуле (1.11): v(68)=v(60)- v(74)=v(70)- Pr(68)=Pr(60) Pr(74)=Pr(70) GrPr2=(9.81∙5.44∙0.7753 ∙ GrPr3=(9.81∙6.2∙0.7753 ∙ Определяем режим движения среды по (GrPr) и по этому режиму выбираем константы с и n, по приложению 5 [1]. с=0.15(мм) n=0.33(мм) Рассчитываем критерий Нуссельта по формуле (1.12): Nu=0.15∙(237.66∙109)0.33=912 Nu=0.15∙(306.45∙109)0.33=992 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи,
Результаты расчетов заносим в таблицу: Таблица 2.3. Коэффициенты теплопередачи от масла к стене бака.
Аналогично определяем коэффициент теплоотдачи от стенки бака к воздуху αн в условиях свободной конвенции. Физические параметры воздуха Таблица 2.4. Физические свойства сухого воздуха.
Тв =273+35=308 К Рассчитываем критерий Грасгофа - Прандтля для воздуха (1.15): GrPr=(9.81∙27.84∙0.7753∙0.7)/308∙(16.48∙10-6)2=14.46∙109 GrPr=(9.81∙33.16∙0.7753∙0.7)/308∙(16.48∙10-6)2=15.29∙109 Определяем режим движения среды по (GrPr) и по этому режиму выбираем константы с и n, по приложению 5 [1]. с=0.15(мм) n=0.33(мм) Рассчитываем критерий Нуссельта: Nu=0.15∙(14.46∙109)0.33=157 Nu=0.15∙(15.29∙109)0.33=161 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от стенки бака к воздуху
Результаты расчетов заносим в таблицу: Таблица 2.5. Коэффициенты теплопередачи от стенки бака к воздуху
Определяем коэффициент теплопередачи k (1.8) и поток теплоты, передаваемый через стенку бака от масла воздуху Qk по уравнению (1.7). k=1/(1/129+0.003/45+1/5.50)= 5.27 Вт/(м2К) k=1/(1/139+0.003/45+1/5.64)= 5.42 Вт/(м2К) Qk=5.27 ∙3∙33.28=469 Вт Qk=5.64∙3∙39.26=584 Вт Далее уточняем температуры, 0С: - Наружной поверхности бака (1.18): tc=35+469/(3∙5.50)=67 0С tc=35+584 /(3∙5.64)= 73 0С Тc=67+273=340 К Тc=73+273=346 К - Трансформаторного масла внутри бака (1.19): tм=67 +469 /(3∙129)=68 0С tм=73 +584/(3∙139)=74.4 0С Поток теплоты, излучаемый с поверхностью бака, Вт (1.20): Qл=5.67∙0.8∙3∙((340/100)4-(308/100)4)= 594 Вт Qл=5.67∙0.8∙3∙((346/100)4-(308/100)4)= 726 Вт Правильность расчетов оценивается по общему потому тепловой энергии (1.21), Вт Q0=479.04+429 =908 Вт Q0=469+594=1063 Вт Q0=726+584 =1310 Вт
Результаты оформляем в виде таблицы. Таблица 2.6. Результаты расчетов
Q0 не должен значительно отличаться от принятого по формуле (2.1). Строим график зависимости изменения температуры трансформаторного масла от коэффициента загрузки (Приложение 2): где tм – температура масла; Кз – коэффициент загрузки.
Заключение: В данном курсовом проекте были произведены расчеты трансформатора. Можно сделать вывод, что трансформатор может длительно работать если температура трансформаторного масла не превышает допустимый предел (+95 температура масла в баке трансформатора при коэффициенте загрузки 1,30 не превышает допустимые пределы температуры (+95 Таким образом, цель проекта достигнута, что подтверждается результатами, расчета.
Список литературы 1. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по теплотехнике для студентов направления подготовки 110800 «Агроиженерия» профиль подготовки 110800.62 «Электрооборудование и электротехнологии» очной и заочной форм обучения. / сост. Л.Н. Шабалина. – Кострома: КГСХА, 2013. – 33 с. 2. Борзов В.П., Шабалина Л.Н. Сборник задач по теплотехнике. Кострома, КГСХА, 1997. – 65 с. 3. Тихомиров П.Н. Расчет трансформаторов. М.: Энергоиздат, 1982. – 512 с.
|
, коэффициент кинематической вязкости v, критерий Прандтля Pr и заполняем таблицу 2.2.
К
8 = 
4.74 м2/с
4 = 
= 4.00 м2/с
)/341∙(4.74∙10-6)2=237.66∙109
)/347∙(4.00∙10-6)2=306.45∙109
, по формуле (1.13).
(60) 
Вт/м 
Вт/м 
=(912∙0.1066)/0.775=129 Вт/м2К
=(157∙2.715)/0.775= 5.50 Вт/м2К
) при температуре воздуха +35 
