大型变压器片式散热器散热效率分析与研究

发布时间：2020-08-27 19:00

【摘要】：随着我国对资源节约问题的高度重视,大型变压器逐渐向节能环保的趋势发展,为确保电能安全供应,必须对变压器的温度进行有效地控制。片式散热器是目前大型油浸式变压器上广泛使用的散热器,普通片式散热器由于内部结构设计与结构布置等方面的缺陷,导致片式散热器散热效率不高,因此不断改善片式散热器的散热效果,研发散热效率高的片式散热器,对延长变压器的运行年限和提升安全性能有着积极影响。本文针对普通片式散热器散热效率低的问题,采用改变普通片式散热器油道长度和在片式散热器表面冲压四面体花纹的方法,对新型片式散热器油侧和空气侧的换热性能进行研究,并且深入分析四面体花纹自身结构参数与布置方式对新型片式散热器散热效率的影响。具体的研究工作主要包括:首先,数值模拟普通片式散热器油侧的散热性能,针对普通片式散热器存在各油道油流量分布不均匀的缺点,对油道长度进行改进,得到散热效率最高的油道长度。其次,采用表面冲压四面体花纹的方法增强片式散热器的散热能力,基于二次流理论和场协同原理分析四面体花纹自身结构参数对新型片式散热器油侧散热性能的影响,建立花纹宽度、长度及攻角对照组的有限元模型,利用Fluent软件对结构参数不同的对照组模型进行热流场仿真,通过分析温度分布及变压器油流动特性,分别得出最佳四面体花纹宽度、长度和攻角。分析布置方式不同的四面体花纹流动与散热特性,建立四面体花纹排布方式、纵向间距和行数对照组的有限元模型,通过数值模拟分别得出最优布置方式。将仿真结果与基础对照组进行对比,发现对布置方式的优化使片式散热器散热效率产生了不同程度上的提高,验证了冲压新型四面体花纹有利于改善片式散热器的散热性能。再次,基于新型片式散热器油侧散热特性研究的理论基础,建立两种四面体花纹有限元计算模型,仿真模拟空气流经四面体花纹时速度场分布情况,分析产生涡旋的过程,对比两种花纹产生涡旋的强度,为四面体花纹强化新型片式散热器空气侧散热性能的研究提供直观的依据。最后,探讨两种不同花纹排布方式的新型单油道空气侧散热性能,分析四面体花纹强化单油道散热能力的机理,对比两种新型油道与普通油道的散热效率,研究发现在新型单油道表面冲压四面体花纹是高效节能的强化片式散热器散热效果的方法。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM40
【图文】：

1.2.1 片式散热器国内研究现状随着强化换热技术不断取得新的进展，目前油浸式变压器上主要采用片式散热器散热，片式散热器散热性能的好坏对变压器性能有着至关重要的影响。片式散热器结构的合理优化设计可以有效提高其散热能力，国内外各研究人员通过实验和数值模拟的方法针对片式散热器的不同结构对散热能力的影响展开了广泛的研究。片式散热器的结构参数对传热特性有很大影响，国内外许多的学者都对其展开广泛的实验和数值研究。在国内，李玉宝等研究得出，通过对肋片几何参数的合理调整能使散热器传热热阻减小，为设计散热能力强的片式散热器提供参考[3]。按照一定角度对片式散热器进行削肩可以看成是将上集油管倾斜一定角度，如图 1.1 所示，相比于普通片式散热器组，其可以充分发挥每片散热片的散热能力。梁义明等探索片式散热器整体削肩角度分别为 10°、20°和 30°时对散热器散热性能的影响，指出随着削肩角度增大，散热面积在逐步减小，换热效果表现为先增加后降低的趋势，得出对于尺寸有差异的片式散热器组，整体削肩改造角度在约 20°时的散热效果最好[4]。上集油管

a 直角三角形翼 b 梯形翼 c 矩形翼 d 斜截圆柱体 e 斜截椭圆柱体图 1.2 几种常见的涡流发生器Fig. 1.2 Several common vortex generators纵向涡发生器于 1960 年由 Schubauer 和 Spagenberg 首次提出，1982 年纵向涡发生器强化散热的研究拉开了序幕[40]。纵向涡发生器是一种很好的被动式强化传热的手段，能应用于不同类型的换热器[41-43]。主流区与近壁面处的流体间由于纵向涡的存在而互相的影响，削弱或破坏近壁面处边界层，带走热能，实现强化传热的目的[44]。涡流发生器的形状不同，传热效果也不同，国内外许多研究人员对各类涡发生器进行了研究，

附面层涡流发生器由于流动阻力小，因此研究和应用都很广泛按应用形式分类生器依据其控制附面层分离的方式分为：主动型和被动型涡流生器安装在容易出现流动分离区域前面一定距离的地方，根据流管射流速度来控制流动分离[62]。如今被动型涡流发生器广泛按翼型几何形状分类器按形状不同分为翼型和扰流柱型涡发生器两类。翼型不同的能力不同，寻求涡流发生器最优形状大小是当前研究的关键。状如图 1.3 所示。按安装特征分类生器按安装特征可分为单叶型、复叶型、瀑布级联型等，其中型、三角叶片型和梯形叶片型等。

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 静静;;本田发布巡航车的新专利[J];摩托车信息;2017年03期

2 曹操;;小细节大道理 游戏本散热效率为何不同[J];电脑爱好者;2015年21期

3 蓝肇广;;波纹油箱散热效率[J];变压器;1990年02期

4 杨玲;机车散热器裂漏及散热效率低的原因与对策[J];机车车辆工艺;2002年04期

5 王高翔;;加装散热芯管提高发动机散热效率的研究[J];内燃机与配件;2018年06期

6 ;ST推出5×6mm双面散热微型封装汽车级功率MOSFET管[J];半导体信息;2017年03期

7 郑冬冬;;新型纳米级涂料提升半导体散热效率[J];半导体信息;2011年05期

8 王峰瀛;范晓波;;高功率半导体整流管芯片散热效率计算仿真[J];科学技术与工程;2018年21期

9 熊万里;徐光帅;吕浪;蒋旭光;;高速大功率电机转子通风孔散热效率优化研究[J];机械科学与技术;2014年05期

10 刘佰龙;;浅谈油浸式变压器散热的基本方式[J];科技致富向导;2013年33期

相关会议论文 前1条

1 梅泽群;王峰;唐书浩;;高辐射能量密度紫外光源的散热分析[A];2017第十八届中国辐射固化年会论文报告集[C];2017年

相关重要报纸文章 前4条

1 张楠;中置镜头易于散热[N];中国计算机报;2008年

2 霍雨佳;相同气温,舒适感为何不同？[N];科技日报;2007年

3 张卒;呼唤静音电脑[N];计算机世界;2005年

4 乔宇;长城“柴神”皮卡火爆市场[N];经理日报;2006年

相关博士学位论文 前1条

1 袁召;筒式多包封空心电抗器的热、磁优化研究[D];华中科技大学;2014年

相关硕士学位论文 前1条

1 翟茜;大型变压器片式散热器散热效率分析与研究[D];沈阳工业大学;2019年

本文编号：2806492