Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Нагрев и охлаждение электродвигателей взрывонепроницаемого исполнения

Исследование турбулентности охлаждающего потока в межреберных каналах статора - Нагрев и охлаждение электродвигателей взрывонепроницаемого исполнения

Оглавление
Нагрев и охлаждение электродвигателей взрывонепроницаемого исполнения
Исследование, сопоставление и выбор систем охлаждения
Исследования и экспериментальные сопоставления теплового состояния
Исследования теплового состояния с воздушно-воздушным трубчатым холодильником
Исследования теплового состояния с водяным косвенным охлаждением
Рекомендации по определению основных размеров вновь проектируемых электродвигателей
Вентиляционные исследования и расчеты
Результаы исследования и расчеты вентиляторов
Исследования и расчет центробежных реверсивных вентиляторов наружного обдува оребренных электродвигателей
Исследование осевых вентиляторов
Исследование вентиляторов с меридионально-ускоренным потоком
Рекомендации по выбору и расчету вентиляторов различных типов
Сравнение теплоотдающих способностей оребренных охладителей
Исследование турбулентности охлаждающего потока в межреберных каналах статора
Исследование и расчет вентиляторов электродвигателей трубчатой конструкции
Методы тепловых расчетов
Применение метода схем замещения для теплового расчета
Моделирование тепловых полей электрических машин
Исследование теплопередачи и выбор оптимальных параметров оребрения корпусов
Исследование и расчет температурных полей на поверхности обдуваемых корпусов
Исследование и расчет теплового сопротивления воздушного зазора между корпусом и пакетом статора
Косвенный метод исследования тепловых сопротивлений электрической машины
Тепловые исследования и расчеты электрических машин
Датчики для измерения коэффициентов теплоотдачи с теплообменных поверхностей
Схемы включения датчиков теплоотдачи
Исследование работы датчиков теплоотдачи
Измерение давлений охлаждающих воздушных потоков в электродвигателях
Измерение скоростей теплоносителей
Испытания вентиляторов электрических машин

При сопоставлении различных вентиляторов теплоотдача в межреберных каналах статора сильно отличается от значений, рассчитанных на основании критериальных уравнений теплоотдачи в круглой трубе. Это различие можно объяснить следующими факторами.

  1. Вентиляционные межреберные каналы статора электрических машин имеют относительно небольшую длину l/dэ<50. Поступающий в каналы воздух весьма сильно закручен колесом вентилятора, что приводит к неравномерному полю скоростей воздуха в каналах и его высокой степени турбулентности.
  2. В большинстве случаев в электрических машинах с оребренным корпусом применяются короткие вентиляционные кожухи, вследствие чего в открытой части канала происходят рассеяние воздушного потока и уменьшение скорости воздуха у поверхности корпуса.

Эти факторы оказывают влияние на теплоотдачу в каналах, но не учитываются в расчетных формулах.
Из распределения скорости воздуха по длине канала (рис. 2-24) видно, что средняя скорость воздуха по мере удаления от вентилятора в открытой части каналов снижается. Однако измеренные величины КТО на дне канала при длинном и коротком вентиляционных кожухах показали, что несмотря на снижение скорости, в открытой части канала при коротком вентиляционном кожухе не наблюдается какого-либо заметного снижения теплоотдачи по сравнению с закрытым каналом. Это можно объяснить тем, что в открытом канале воздух имеет более высокую степень турбулентности, что и компенсирует уменьшение скорости охлаждающего потока.
Анализ результатов исследований степени турбулентности воздуха в межреберных каналах статора показывает, что существуют по крайней мере три источника ее возникновения: шероховатость стенок, трение потока воздуха в открытой части канала, вентилятор. Первый вызывает так называемую «пристеночную» турбулентность, второй «свободную» турбулентность, третий «вынужденную».
Величина «пристеночной» турбулентности зависит от шероховатости стенок канала и от его геометрии.
Величина «свободной» турбулентности зависит в основном от геометрии канала.
Величина «вынужденной» турбулентности зависит от режима работы вентилятора, в частности от потерь на удар о ребра статора и величины рециркуляции потока на входе и выходе. С увеличением потерь на удар и рециркуляции величина «вынужденной» турбулентности возрастает и достигает в некоторых случаях 60% и более, причем максимум турбулентности в большинстве случаев смещен от начала канала к центру. Это объясняется тем, что в канале имеется некоторый небольшой участок, на котором происходит развитие турбулентности. В дальнейшем степень турбулентности снижается. Распределение степени турбулентности по длине канала, начиная от максимума, можно описать уравнением
(2-87)

Распределение турбулентности по длине канала приведено на рис. 2-24.
Для более полного представления структуры турбулентности в канале необходимо знать еще ряд характеристик, а именно: микромасштабы, интегральные масштабы, функцию спектральной плотности, функцию распределения вероятности, корреляционные функции и т. д.
Микромасштаб турбулентности может быть определен путем измерения производной по формуле
(2-88)
Зависимость микромасштаба турбулентности от длины приведена на рис. 2-24 (кривая 7). Анализ спектра турбулентности в межреберном канале статора, проведенный анализатором С4-7 с полосой пропускания 1,2%, приведен на рис. 2-28. Как видно из этого рисунка, на входном участке канала самую высокую амплитуду имеют пульсации с частотой лопаток вентилятора

Сравнительно высокую амплитуду имеют пульсаций с частотой от 30 до 100 гц.
На расстоянии более 7D от входа в канал частота лопаток (рис. 2-28) уже не выделяется и максимум амплитуды смещается в сторону более низких частот пульсаций.
Приведенные результаты по исследованию турбулентности относятся лишь к частному случаю, т. е. к определенному вентилятору и определенному реберному холодильнику.
Турбулентность воздушного потока в каналах статора играет очень большую роль и весьма сильно влияет как на эффективность работы холодильника, так и на выбор его оптимальной геометрии (см. ниже).



 
« Муфты, шпонки, центровка валов муфты при монтаже электрических машин   Нагревание и охлаждение электрических машин и трансформаторов »
электрические сети