提高柴油发电机单机容t的的途径就是改善冷却。自从用冷却性能好的氢和水代替了空气,用先进的直接冷却取代了表面冷却以后,柴油发电机的单机容量有了显著的提高.
一、热传通的三种荃本方式 1.热传导
热传导简称导热.其机理是物体各部分之间不发生相对位移,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进行热量传递。
固体的热传递方式是导热;液体和气体因具有流动的特性,它们的热传递方式,除了导热,主要是热对流.
2.热对流随着流体不同部分的相对位移,热量从一处被带到另一处的现象,称为热对流.热对流仅能发生在流体中,而且必然伴随有导热现象.工程上常遇到的不是单纯的热对流方式,而是流体流过另一物体表面时,热对流和导热现象同时发生,称为对流传热。对流传热可区分为自然对流与强制对流两大类。自然对流是由流体冷、热各部分密度不同引起的。如果流体的流动是由水泵、风机或其他压差作用引起的,则称为强制对流. 对流传热的荃本计算公式是牛顿冷却定津公式:
0=aA(T?一T,) 式中45—热流量,单位时间内的对流传热量,W; A—与流体接触的壁面面积,m''; a—对流传热系数,W/(mz·K); T?-壁面温度,K; T;—流体平均温度,K, 如果把温差(亦称温压)记为△T,并约定取正值.则牛顿冷却定律公式可表示为: 0二。AAT (1-2) 对流传热系数简称为传热系数。传热
系数不仅取决于流体的物性以及传热表面的形状与布置,而且还与流速有密切的关系。 3.热辐射物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。物体因各种原因发出辐射能,其中传递热量的辐射现象称为热辐射。
实验表明,物体的温度愈高,辐射能力愈强。温度相同而物体性质和表面情况不同.辐射能力也不同。
理想的辐射体,或称黑体,在单位时间内所发射的辐射能通量巾为: 中=cAT` W(1一3) 式中A—物体的辐射表面积,m2;T—黑体的热力学温度,K; a—斯成藩一玻尔兹曼常数,其值为5.67X1。一‘W/ (MI·K4), 一切实际物体的辐射能力都小于同温度下黑体的值。应指出式(1-3)中的0也是物体自身向外辐射的热流量。
一般来讲,AT,=30K; iT2=15K; OT,=20K.由上述数据可知,绝缘材料上的温差△T,是的,随着单机容t和电压等级的提高,热损耗0和绝缘层的厚度8都要增大,而机组的尺寸,也就是散热的表面积A增大很小,故该项温差将会明显上升,其值可能达到总温差的60%-70%.这就给大容盆机组的制造带来了困难.为此,产生了先进的直接冷却方式.
三、接冷却对沮升的影响在直接冷却中.冷却介质是在发热体内部与发热体直接接触的,发热体的热损耗基本上不再通过绕组的绝缘层消失,而是通过对流表面散掉,再由冷却介质带走.这样,占比例很大的绝缘温差就消失了。在式(1-7)中只剩下△T:和△T:两项。
在氢内冷的情况下,冷却介质进入冷却沟时的温度与一般所测It的发电机入口风温 (即经过冷却器后的冷风温度)有一定之差。如果把这部分温差用△T,‘表示,则发热体终端处与冷却介质的入口风温之间的温升为:
AT二△T'3+OT 3+AT, (1-8) 对于水内冷发电机,LET;=0K;对于气隙取气的氢内冷发电机,AT二为气隙中冷风区的气体的温升,AT二=8--15K。对于端部取气的氢内冷发电机,AT么为护环下的气体温升, AT;=5- 1OK. 必须指出,由于绕组的散热情况比较复杂,往往同时从几个途径散出,所以定量的计算公式还是比较复杂的,公式(1-7), (1-8)只是定性的、供分析用的式子。