Тепловой расчет трансформатора при постоянной температуре воздуха и выявление зависимости изменения температуры масла от коэффициента загрузки.

Расчет будем вести при температуре воздуха равной 30 ⁰С, так как при этой температуре трансформатор работает в более тяжелых условиях. Пример расчета покажем на К_З=1,2 расчет остальных коэффициентов загрузки аналогичный и будем их сводить в результирующие таблицы.

2.2 Суммарный поток тепловой энергии рассчитывается по формуле (1.1), Вт. Коэффициенты загрузки К_З=1,0; 1,2; 1.3.

Q₀ ∆P_ТР= ∆Р_ХХ+∆Р_КЗ·К_З²

Коэффициент загрузки К_З=1,2:

∆P_ТР=250+850·1,2²=1474 Вт

2.3 Определяем среднее превышение температура масла над стенки бака по формуле (1,2),

⁰С

2.4 Определяем среднее температура над воздухом по формуле (1,3)

⁰С

2.5 Определим превышение температуры масла над температурой воздуха по формуле (1,4)

Принимаем =1.

(41.7+7.36)=41.7 ⁰С

2.6 Поток теплоты, передаваемый маслом воздуху через стенку бака, Вт:

2.7 Коэффициент теплопередачи К можно рассчитать как для плоской стенки ,

– коэффициент теплоотдачи от масла к внутренней стенке бака, рассчитывается для условий теплоотдачи при естественном движении масла,

– коэффициент теплоотдачи от наружной стенки поверхности бака к воздуху рассчитывается для условий теплоотдачи при естественном движении воздуха,

Для определения воспользуемся критериями Грасгофа, Прандтля и Нуссельта.

Физические параметры воздуха принимаем из приложения 3 [1] по температуре воздуха, а для трансформаторного масла из приложения 4 [1] по средней температуре масла.

Определяем температура масла приближенную

tм=tв+ =30+49=79 ⁰С Таблица 8

Кз2	tм, 0С	λ,	06 (м2/с)	Prм
1,2		0,10568	3.748	60.5

Вычисляем критерий Грасгофа по формуле (1,7)

=g H³ Pr/T

Тм=273+tм=273+79=352 К

³ 60.5/352 (3.748 10^-6)²=0.611 10¹²

По произведению GrPr из приложения 5 выбрать константы c и n для критериального уравнения c учетом условий теплоотдачи и вертикального расположения бака по формуле (1,8)

c=0,15 n=0,33

Nu=c(GrPr)ⁿ=0,15 ( 0.611 10¹²)^0,33=1162.7

Определяем коэффициент теплоотдача от масла к стенки по формуле (1,8) _ВН, Вт/м²∙К

_ВН = Nu ∙ l / Н

_ВН =1162.7∙0,10568/0.885=138.8 Вт/м²∙К таблица 9

Кз,2	tм, 0С	GrPr	Nu	ВН, Вт/м2∙К
1,2		0.611∙1012	1162.7	138.8

Определяем коэффициент теплоотдача от стенки к воздуху _Н, ВТ/м²∙К

При температура воздуха берем максимально tв=30 ⁰С

Таблица 10

tв, 0С	λ∙102,	06 (м2/с)	Pr
	2,67		0,701

Т₂=273+30=303 К

Вычисляем критерий Грасгофа по формуле (1,7)

=g H³ Pr/T

GrPr=9,8 41.7 0.885³ 0,701/303 (16 10^-6)²=2.5 10⁹

По произведению GrPr из приложения 5 выбрать константы c и n для критериального уравнения c учетом условий теплоотдачи и вертикального расположения бака по формуле (1,8)

c=0,15 n=0,33

Nu=c(GrPr)ⁿ=0,15 ( 2.5 10⁹)^0,33=189.4

Определяем коэффициент теплоотдача от стенки к воздуху по формуле (1,9) _Н, ВТ/м²∙К

_Н = Nu ∙ l / Н

_Н = 189.4 2,67 10^-2/0.885=5.71 Вт/м² К Таблица 11

Кз	tв, 0С	GrPr	Nu	Н, ВТ/м2∙К
1,2		2.5 109	189.4	5.71

Рассчитываем коэффициент теплопередача К можно рассчитать как для плоской стенки по формуле (1,5) ,

К= 5.481Вт/м²

Определяем поток теплоты передаваемый маслом воздуху через стенки бака по формуле (1,4) QкВт:

Qк=5.481 2.626 49.06=706.12 Вт

Определяем температура наружной поверхности бака по формуле (2,0), ⁰С:

Где - температура воздух, ⁰С

tс=30+706.12/2.626 5.71=77 ⁰С

Уточняем температура масла внутри по формуле (2,1), ⁰С:

Где - температура внутренней поверхности бака.

tм=77+706.12/2.626 138.8=78.9 ⁰С

Определяем поток теплоты, излучаемый с поверхности бака по формуле (2,2), Вт:

,

Тс=273+tс=273+77=350 К

Тв=273+tв=273+30=303 К

Вт

Правильность расчетов оценивается по общему (суммарному) потоку тепловой энергии по формуле (2,3), Вт:

Определяем

Qо=774+706.12=1480 Вт

Таблица 12

tв, 0С	К,	Qк, Вт	Qл, Вт	Qо, Вт	tм, 0С	D PТР, Вт
	5,481	706.12			78.9