Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
площадь поперечного сечения канала для потока воздуха между двумя секциями (для рассматриваемых радиаторов );
площадь поверхности теплоотдачи со стороны воздуха для одной секции (для пяти рассматриваемых радиаторов различной высоты: );
Р - тепловой поток секции радиатора при конвективном теплообмене;
- скорость воздуха у входа в радиатор
- скорость воздуха у выхода из радиатора;
- средняя скорость воздуха в радиаторе;
- коэффициент теплоотдачи радиатора со стороны воздуха;
- плотность воздуха у входа в радиатор при температуре
- плотность воздуха у выхода из радиатора при температуре ;
- средняя плотность воздуха в радиаторе;
- удельная теплоемкость воздуха при средней температуре воздуха в радиаторе, равной
- коэффициент кинематической вязкости воздуха при средней температуре воздуха в радиаторе, равной;
- температура воздуха у выхода из радиатора;
-термодинамическая температура воздуха у входа в радиатор, К;
- термодинамическая температура воздуха у выхода из радиатора, К.
Необходимо найти систему из двух уравнений для расчета осевого перепада температуры воздуха ЛФ и скорости. Разность давлений, обусловленная разностью удельных весов воздуха, равна сумме местных потерь давления на выходе из радиатора и потерь давления на трение. Потери давления на входе в радиатор очень маленькие и поэтому не учитываются:
(3-55)
Тепловой поток радиатора полностью расходуется на подогрев воздуха:
(3-56)
Выразим все средние величины и величины у выхода из радиатора через величины у входа в радиатор. При этом учитываем два вытекающих из физических законов положения: плотность воздуха обратно пропорциональна термодинамической температуре, т. е.; массовый расход воздуха в любом поперечном сечении канала между секциями радиатора остается постоянным, т. е.
(3-57)
(3-58)
Тогда
(3-59)
(3-60)
(3-61)
При нормальном атмосферном давлении и температуре плотность сухого воздуха, кг/м3:
(3-62)
Удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг 0С) при температуре :
(3-63)
Коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с, при температуре :
(3-64)
Пример 3-4. Для заданных значений и определим соответствующие друг другу значения и , которые будут справедливыми при разных значениях Р.
Если м; 0C; Вт, то можно записать в численном виде уравнения (3-55) и (3-56), используя выражения (3-59) -(3-64):
эти два уравнения позволяют определить при заданных значениях , Н и Р соответствующие друг другу значения и
б) Запишем уравнение теплоотдачи для стороны воздуха
(3-65)
и подставим в него выражение для коэффициента теплоотдачи, соответствующее ламинарному режиму согласно уравнению (3-23).
Тогда тепловой поток
Рис. 3-25. Теплоотдача радиатора с при естественной циркуляции воздуха.
Физические параметры воздуха, зависящие от температуры, необходимо определить при средней температуре пограничного слоя . Дальнейший ход расчета по полученному уравнению (3-66) следующий: подставим в уравнение заданное значение Р, соответствующее ему значение и значения не за: висящих от температуры пара: метров;
выберем некоторое значение
определим через , и значение средней температуры пограничного слоя ;
подставим в уравнение значения физических параметров при средней температуре пограничного слоя
определим из уравнения при заданном значении Р значение
Если определенное таким образом значение равно выбранному значению , то расчет закончен; если это не выполняется, то снова задаются другим значением и проводят расчет в указанной выше последовательности. Дальнейшие вычисления заключаются в представлении Р в виде функции от .
С помощью полученной выше системы уравнений было найдено, что м/с при Р=200 Вт и 0С. Пусть 0С. Тогда
0С.
Одна секция радиатора с м имеет поверхность теплоотдачи м2. С учетом полученных данных можно записать уравнение (3-66) в численном выражении:
Если численное значение правой части равенства будет равно 200, то значение было выбрано правильно. Предположим, что это так
.
Рис. 3-26. Теплоотдача радиатора с м при естественной циркуляции воздуха.
Рис. 3-27. Теплоотдача радиатора с м при естественной циркуляции воздуха.
Рис. 3-28. Теплоотдача радиатора с м при естественной циркуляции воздуха.
Рис. 3-29. Теплоотдача радиатора с м при естественной циркуляции воздуха.
это так. Тогда сразу находим обе искомые величины:
и соответствующий тепловой поток Р=200 Вт.
Результаты, полученные на основании расчетов на вычислительной машине по описанному здесь способу для диапазона температур воздуха , приведены на рис. 3-25-3-29.
Коэффициент полезного действия ребер
Каждая секция радиатора по рис. 3-13 имеет семь трубчатых каналов для прохождения масла. К каждому трубчатому каналу согласно рис. 3-11 относятся два ребра. Необходимо определить КПД одного ребра. Согласно рис. 3-11 толщина ребра м и длина ребра м. Материал радиатора - холоднокатаный стальной лист, имеющий коэффициент теплопроводности
Коэффициент полезного действия ребра
(3-67)
где
; (3-37 a)
- коэффициент теплоотдачи ребра со стороны воздуха.
