Система теплоизоляционная: Теплоизоляционная система — это… Что такое Теплоизоляционная система?

Фасадная теплоизоляционная система

Фасадная теплоизоляционная система — здесь краткое наименование систем с теплоизоляцией из пенополистирола, минераловатных плит и других теплоизоляционных материалов с отделочным слоем из тонкослойной штукатурки для наружного утепления стен зданий. Свободный перевод терминологии ETICS (External Thermal Insulation Composite Systems) системы Европейской организации технического нормирования ЕОТА (European organization for technical approvals).

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

• Фасадная система с тонким наружным штукатурным слоем
• Фасадные подъемники

Смотреть что такое «Фасадная теплоизоляционная система» в других словарях:

• система фасадная теплоизоляционная композиционная с наружными штукатурными слоями — СФТК Совокупность слоев, устраиваемых непосредственно на внешней поверхности наружных стен зданий, в том числе клеевой слой, слой теплоизоляционного материала, штукатурные и защитно декоративный слои. СФТК представляет собой комплекс материалов и …   Справочник технического переводчика

• система фасадная теплоизоляционная композиционная с наружными штукатурными слоями — 1 система фасадная теплоизоляционная композиционная с наружными штукатурными слоями; СФТК: Совокупность слоев, устраиваемых непосредственно на внешней поверхности наружных стен зданий, в том числе клеевой слой, слой теплоизоляционного материала,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• система фасадная теплоизоляционная штукатурная с шарнирными анкерами (штукатурная система теплоизоляции) — 3.3 система фасадная теплоизоляционная штукатурная с шарнирными анкерами (штукатурная система теплоизоляции): Определенный системодержателем набор конструктивных элементов, изделий и материалов, подобранных в соответствии с инженерно… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• система фасадная теплоизоляционная композиционная с наружными штукатурными слоями (СФТК) — 3.1 система фасадная теплоизоляционная композиционная с наружными штукатурными слоями (СФТК) : Совокупность слоев, устраиваемых непосредственно на внешней поверхности наружных стен зданий, в том числе клеевой слой, слой теплоизоляционного… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• наружная (фасадная) композиционная (составная) теплоизоляционная система — 6.2.2 наружная (фасадная) композиционная (составная) теплоизоляционная система: Система заводского изготовления, поставляемая изготовителем в виде комплекта и монтируемая на строительной площадке. Комплект включает в себя следующие элементы,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Наружная (фасадная) композиционная (составная) теплоизоляционная система — – система заводского изготовления, поставляемая изготовителем в виде комплекта и монтируемая на строительной площадке. Комплект включает в себя следующие элементы, предназначенные для монтажа на основание: – клеящее вещество или… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• система — 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• СТО НОСТРОЙ 2.14.7-2011: Системы фасадные теплоизоляционные композиционные с наружными штукатурными слоями. Правила производства работ. Требования к результатам и система контроля выполненных работ — Терминология СТО НОСТРОЙ 2.14.7 2011: Системы фасадные теплоизоляционные композиционные с наружными штукатурными слоями. Правила производства работ. Требования к результатам и система контроля выполненных работ: 3.11 анкер с тарельчатым… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• СТО 58239148-001-2006: Системы наружной теплоизоляции стен зданий с отделочным слоем из тонкой штукатурки «CERESIT». Материалы для проектирования и рабочие чертежи узлов. Инструкция по монтажу. Технические описания — Терминология СТО 58239148 001 2006: Системы наружной теплоизоляции стен зданий с отделочным слоем из тонкой штукатурки «CERESIT». Материалы для проектирования и рабочие чертежи узлов. Инструкция по монтажу. Технические описания:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• ГОСТ Р 52953-2008: Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 52953 2008: Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения оригинал документа: 4.7 (теплоизоляционная) пробковая плита: Готовое изделие, полученное из гранулированной пробки, вспученной и связанной при нагревании …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 52953-2008 Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения

Теплоизоляция: типы, системы и стандарты

1. Типы теплоизоляции:

Исходя из функциональных требований, изоляционный материал подразделяется на 2 типа, как показано ниже

Горячая изоляция:

Изоляция, используемая на горячих поверхностях в целях сохранения тепла или личной защиты.

В качестве горячего изоляционного материала обычно используются следующие материалы

Примечания: 1) Теплопроводность при 50 ^O C

Изоляция холода:

Изоляция Используется на холодной поверхности в целях сохранения холода или во избежание конденсации.

В качестве холодных изоляционных материалов обычно используются следующие материалы

Примечания: 1) Теплопроводность при 0 ^O C.

2. Система теплоизоляции

Изоляционный материал:

Обычно изоляционные материалы поставляются в виде несвязанных матов и предварительно отформованных секций / плит труб со связкой или вспенением для различных применений. Пенополиуретан и вспененный перлит также можно использовать для вспенивания на месте.

Защитное покрытие:

Обычно теплоизоляция имеет внешнее покрытие для защиты от проникновения воды или технологической жидкости, механических повреждений, воздействия огня и ультрафиолетового разложения (в случае пеноматериала).Защитная крышка может быть в виде

1. Покрытие (асфальт, полимер или смола)
2. Мембрана (войлок или бумага)
3. Листовой материал (ткань, металл или пластик)

Пароизоляция:

, работающие при отрицательных температурах (ниже 2 ^O C), обычно снабжены пароизоляцией и герметизированы на стыках для предотвращения конденсации и паропроницаемости. Для этой цели обычно используются металлическая фольга и заделанная мастикой стеклоткань.

Выбор толщины изоляции

Настоящий стандарт устанавливает рекомендуемую толщину труб различных размеров для следующих систем изоляции —

1. Система трубопроводов с холодной изоляцией
2. Система трубопроводов с горячей изоляцией
3. Система индивидуальной защиты

Свойства изоляционного материала:

Изоляционный материал в целом должен быть химически нейтральным, устойчивым к гниению и свободным от примесей. Кроме того, при выборе изоляционного материала

Минеральная вата / стекловата

1. Теплопроводность
2. Плотность
3. Огнестойкость (считается негорючей)
4. Содержание хлоридов
5. Содержание серы
6. Поглощение влаги
7. Содержание кадра
8. Восстановление после сжатия
9. Термостойкость

Изоляция из пеноматериала / Thermocole

1. Теплопроводность
2. Плотность
3. Прочность на сжатие и твердость
4. Паропроницаемость
5. Автоматическое зажигание
6. Огнестойкость
7. Термостойкость

Заявка:

Следующие шаги выполняются при нанесении теплоизоляции на элементы трубопроводов / оборудования.

Изоляционные опоры
1. в виде кольца, проушины приварены к вертикальным резервуарам и резервуарам (для горячей и холодной изоляции).
2. Горизонтальные сосуды не требуют изоляционных опор
3. В случае сосудов с холодной теплоизоляцией изоляция будет увеличиваться до 5-кратной толщины изоляции там, где есть выступы (например, юбки / опоры для ног и т. Д.). Опоры и кронштейны для оборудования с горячей изоляцией обычно не изолированы.
4. Материалы, входящие в состав изоляционной системы (например,г. Цемент, покрытие, ткань и т. Д.) Не должны содержать асбеста, за исключением толстолистового картона, используемого для предотвращения контакта металла с металлом.
5. Изолируемая поверхность из углеродистой и низколегированной стали должна быть окрашена (для защиты от коррозии) системой окраски в соответствии со Спецификациями окраски, рекомендованными для данной услуги.
6. Изоляционные работы должны начаться только после завершения гидроиспытаний оборудования / трубопроводов и передачи предметов на изоляцию.
7. Обычно изоляция наносится на всю металлическую поверхность, включая фланцы, кольца жесткости и т. Д.за исключением деталей (например, пластины сальника для сальника клапана и т. д.), которые требуют частого демонтажа с целью технического обслуживания.
8. Насколько это возможно и практично, пустоты из-за профиля внешней поверхности любого объекта (например, корпуса клапана) должны быть заполнены неплотным изоляционным материалом.
9. В случае холодной изоляции облицовка должна выполняться без использования саморезов, чтобы избежать разрушения пароизоляции. Однако это не относится к вспениванию на месте.
10. Там, где это применимо, стыки между пароизоляцией и стальной поверхностью / облицовкой герметизируются во избежание проникновения влаги.
11. В случае, если толщина изоляции превышает 75 мм, рекомендуется наносить изоляцию в несколько слоев.
Изоляционный материал
12. , используемый на технологических установках, на которых производятся азотная кислота или нитрат аммония, не должен содержать органических связующих материалов (например, фенольных смол).
13. На производственных предприятиях с вероятной зоной образования летучих воспламеняющихся паров следует использовать только изоляционный материал с закрытой поверхностью (например, пеностекло).
14. В случае нанесения утеплителя в несколько слоев швы должны быть расположены в шахматном порядке.
15. Изоляционный материал на вертикальных или почти вертикальных поверхностях должен быть предотвращен от скольжения с помощью подходящих опор и стяжных тросов или лент.
16. Близко расположенные трубопроводы (малое отверстие) или трубки могут быть изолированы в общей оболочке (до 6 линий)
17. В случае изоляции линий электрообогрева рекомендуется разместить тепловой экран (металлическую фольгу) между изоляционным материалом и технологической трубой для лучшей теплопередачи и предотвращения проникновения изоляции между трассером и технологической трубой.
Пароизоляционная пленка
18. в случае холодной изоляции должна перекрываться (приблизительно 50 мм) в местах стыков.
19. Установка изоляционного материала выполняется в следующие шаги:

Проставки:

и. Назначение прокладок — дать облицовке возможность сохранить свою форму и концентричность по отношению к изолируемой поверхности

ii. Прокладки требуются только для матов из минерального волокна или для вспенивания на месте

iii.Прокладки изготавливаются в соответствии с деталями, указанными в стандарте компании для изоляции

iv. Прокладки устанавливаются (фиксируются) на необходимом расстоянии на металлической / пластиковой поверхности в соответствии с деталями, указанными в стандарте компании для изоляции

v. В случае вертикального оборудования проставки крепятся к резервуарам с помощью изоляционных зажимов в соответствии со стандартом компании для изоляции

Изоляционный материал:

и. Изоляционный материал в случае матов из минерального волокна крепится к цилиндрической поверхности с помощью металлической проволоки, спирально обвязанной вокруг цилиндрической поверхности.

ii. Изоляционный материал в случае предварительно отформованной оболочки или плит из минерального волокна приклеивается к металлической поверхности или скрепляется стыковочными соединениями.

iii. Изоляционный материал в случае предварительно отформованных пенопластов и плит удерживается на месте путем склеивания торцевых швов. В случае многослойности швы должны быть расположены в шахматном порядке относительно друг друга.

iv. В случае вспенивания на месте пена образуется в полости, образованной между изолируемой металлической поверхностью и внешней облицовкой.

Упаковка:

В зависимости от контура изолируемой поверхности может потребоваться заполнение полостей и пустот с помощью рыхлых минеральных волокон или пенопласта того же типа.

Облицовка:

и. Стандартный листовой металл (оцинкованный) должен использоваться в качестве облицовочного материала. Алюминиевый лист может использоваться в качестве альтернативного материала (кроме установок по производству каустического хлора)

ii. Для крепления облицовки можно использовать металлические ленты или саморезы.Для соединения концов бандажа

iii. Стыки облицовки должны быть герметизированы эластомерной уплотнительной лентой.

iv. Стыки облицовки изготавливаются опрессовкой или складыванием.

3. Применимые стандарты IS:

Стекловата IS 3677 / IS 3690

Каменная вата IS 8183 / IS 9842

Пенополиуретан IS 12436

Пенополистирол IS 4671

Определение теплопроводности IS 3346

Лист облицовки IS 737

Щелкните здесь для получения информации о теплоизоляции

Теплоизоляция

Термин теплоизоляция может относиться к материалам, используемым для снижения скорости теплопередачи, или к методам и процессам, используемым для снижения теплопередачи.

Тепловая энергия может передаваться посредством теплопроводности, конвекции, излучения или при фазовом переходе. Для целей данного обсуждения необходимо рассматривать только первые три механизма.

Поток тепла может быть задержан за счет обращения к одному или нескольким из этих механизмов и зависит от физических свойств материала, используемого для этого.

Тепловое излучение и радиационные барьеры

Тепловое излучение состоит из всех длин волн света, однако большая часть энергии теплового излучения объектов при комнатной температуре находится в инфракрасной части спектра в соответствии с законом смещения Вина. Как и все электромагнитное излучение, ему не нужна среда для перемещения. Количество энергии, излучаемой объектом, пропорционально температуре его поверхности и его излучательной способности. Любой объект выше Абсолютного нуля излучает тепловое излучение.Поскольку все объекты излучают энергию навстречу друг другу, важным фактором является чистое направление потока энергии.

Тепловые излучающие барьеры обладают характеристиками низкой излучательной способности, низкой поглощающей способности и высокой отражательной способности в инфракрасном спектре. Они также могут проявлять это для других длин волн, включая видимый свет, но это не обязательно для работы в качестве теплового барьера. Такой материал поглощает лишь небольшую часть лучистой энергии (большая часть отражается назад), и поэтому только небольшая часть излучается повторно.Один из примеров — хорошо отполированные металлы. И наоборот, темные материалы с низкой отражательной способностью будут поглощать большую часть энергии и точно так же излучать большую часть. (см. Черное тело, Серое тело)

Теплопроводность и проводящие барьеры

Проводимость возникает, когда тепло проходит через среду. Скорость, с которой это происходит, пропорциональна толщине материала, площади поперечного сечения, по которой он перемещается, градиенту температуры между его поверхностями и его теплопроводности.

Большинство газов, включая воздух, являются плохими проводниками и хорошими изоляторами. Проводящие барьеры часто включают в себя слой или карманы воздуха для уменьшения теплопередачи. Примеры включают пенополистирол и окна с двойным остеклением. Кондуктивная теплопередача в значительной степени снижается из-за наличия заполненных воздухом пространств (которые имеют низкую теплопроводность), а не из-за самого материала. Металлы обладают высокой теплопроводностью и позволяют легко проводить теплопроводность.

Эффективность радиационного барьера из алюминиевой фольги в предотвращении проводимости сводится на нет, если он упирается в любой материал с высокой теплопроводностью.Светоотражающей фольге необходим соответствующий воздушный зазор, чтобы надлежащим образом выполнять функции проводящего изоляционного материала. Система лучистого барьера определяется как отражающий материал, обращенный к воздушному пространству. Когда излучающий барьер обращен к замкнутому воздушному пространству, он становится отражающей изоляцией с измеримым значением R. Светоотражающая изоляция задерживает воздух слоями пены или пластиковых пузырей.

Конвективный перенос и конвективные барьеры

Конвективный перенос тепла происходит между двумя объектами, разделенными движущейся границей раздела жидкости или газа.Между объектами возникают конвективные токи, вызванные тепловой энергией. Физические свойства жидкости или газа и скорость, с которой движутся молекулы, влияют на скорость переноса. Конвекцию можно уменьшить, разделив конвективную среду на маленькие отсеки, чтобы предотвратить образование больших течений.

Комбинированные барьеры

Материалы, которые часто используются для снижения теплопроводности, также уменьшают конвекцию. Небольшие воздушные пространства замедляют конвективное движение.Это идеальная плотность материала, которая максимизирует оба эффекта одновременно.

Другим примером объединения различных систем являются отражающие поверхности и вакуум в вакуумной колбе или сосуде Дьюара.

Понимание теплопередачи важно при планировании того, как изолировать объект или человека от тепла или холода, например, с помощью правильного выбора изолирующей одежды или прокладки изоляционных материалов под тепловыми кабелями или трубами в полу, чтобы направить как можно больше тепла как можно выше в поверхность пола и уменьшить нагрев земли под ним.

Факторы, ухудшающие изоляцию

Влага

Влажные материалы могут потерять большую часть своих изоляционных свойств. Выбор изоляции часто зависит от средств, используемых для управления влажностью и конденсацией с одной или другой стороны теплоизолятора. От этого аспекта зависит правильная работа одежды и теплоизоляции здания.

Тепловые мосты

Сравнительно больше тепла проходит через путь наименьшего сопротивления, чем через изолированные пути.Это называется тепловым мостом, утечкой тепла или коротким замыканием. Изоляция вокруг моста мало помогает в предотвращении потери или увеличения тепла из-за тепловых мостов; мост должен быть восстановлен с использованием меньшего или большего количества изоляционных материалов. Типичным примером этого является изолированная стена, которая имеет слой жесткого изоляционного материала между стойками и финишным слоем. Когда требуется тепловой мост, это может быть проводящий материал, тепловая труба или путь излучения.

Расчетные требования

Отраслевые стандарты часто представляют собой «практические правила», разработанные на протяжении многих лет, которые компенсируют множество противоречивых целей: за что люди будут платить, стоимость производства, местный климат, традиционные методы строительства и различные стандарты комфорта.Анализ теплопередачи может быть выполнен в крупных промышленных приложениях, но в домашних условиях (бытовые приборы и изоляция зданий) воздухонепроницаемость является ключом к снижению теплопередачи из-за утечки воздуха (принудительная или естественная конвекция). После достижения воздухонепроницаемости зачастую бывает достаточно выбрать толщину изоляционного слоя на основе практических правил. Уменьшение отдачи достигается при каждом последующем удвоении изоляционного слоя.

Можно показать, что для некоторых систем существует минимальная толщина изоляции, необходимая для реализации улучшения.[ цитировать книгу
автор = Фрэнк П. Инкропера
соавторы = Дэвид П. Де Витт
title = Основы тепломассообмена
страниц = 100 — 103
издание = 3-е изд.
издатель = John Wiley & Sons
год = 1990
id = ISBN 0-471-51729-1 ]

Приложения

Одежда

Одежда выбирается для поддержания температуры человеческого тела.

Чтобы компенсировать высокую температуру окружающей среды, одежда должна обеспечивать испарение пота (охлаждение за счет испарения).Когда мы ожидаем высоких температур и физических нагрузок, вздутие ткани во время движения создает воздушные потоки, которые усиливают испарение и охлаждение. Слой ткани слегка изолирует и сохраняет температуру кожи ниже, чем в противном случае.

Для борьбы с холодом удаление влаги из кожи по-прежнему важно, хотя для одновременного достижения этой цели может потребоваться несколько слоев, при этом внутреннее производство тепла согласуется с потерями тепла из-за ветра, температуры окружающей среды и излучения тепла в космос.Кроме того, для обуви очень важна изоляция от теплопроводности твердых материалов.

Здания

Поддержание приемлемой температуры в зданиях (за счет отопления и охлаждения) потребляет значительную часть общего потребления энергии во всем мире. При хорошей теплоизоляции здание:
* является энергоэффективным, что позволяет экономить деньги владельца.
* обеспечивает более равномерную температуру во всем пространстве. Существует меньший температурный градиент как по вертикали (между высотой лодыжки и высотой головы), так и по горизонтали от внешних стен, потолка и окон к внутренним стенам, что обеспечивает более комфортную среду обитания, когда наружные температуры чрезвычайно низкие или жаркие.
* имеет минимальные текущие расходы. В отличие от оборудования для обогрева и охлаждения, изоляция является постоянной и не требует обслуживания, ухода или регулировки.

Многие виды теплоизоляции также поглощают шум и вибрацию, исходящие как снаружи, так и из других комнат внутри дома, создавая тем самым более комфортную среду обитания.

Изоляция труб также важна в зданиях для труб, по которым проходят нагретые или охлаждаемые жидкости.

См. Также утепление и тепловая масса; оба описывают важные методы экономии энергии и создания комфорта.

Промышленность

В промышленности энергия должна расходоваться на повышение, понижение или поддержание температуры объектов или технологических жидкостей. Если они не изолированы, это увеличивает потребность технологического процесса в тепловой энергии и, следовательно, стоимость и воздействие на окружающую среду.

темп путешествия

У космических аппаратов очень высокие требования к изоляции. Легкие изоляторы — серьезное требование, так как дополнительная масса транспортного средства, которое будет выведено на околоземную орбиту или за ее пределы, чрезвычайно дорого.В космосе нет атмосферы, которая ослабляла бы излучаемую энергию солнца, поэтому поверхности космических объектов очень быстро нагреваются. В космосе тепло не может быть отдано путем конвективной теплопередачи или передано другому объекту. Многослойная изоляция, золотая фольга, часто покрывающая спутники и космические зонды, используется для контроля теплового излучения, как и специальные краски.

Запуск и повторный вход в атмосферу вызывают серьезные механические нагрузки на космический корабль, поэтому прочность изолятора критически важна (как видно из разрушения изоляционной пены на космическом шаттле «Колумбия»).При повторном входе в атмосферу возникают очень высокие температуры, для чего требуются изоляторы с превосходными тепловыми свойствами, например, носовой обтекатель из армированного углеродно-углеродного композита и плитки из кварцевого волокна космического челнока.

Ссылки

* Агентство по охране окружающей среды США и Управление строительных технологий Министерства энергетики США.
* Loose-Fill Insulations, DOE / GO-10095-060, FS 140, Информационный центр по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EREC), май 1995 г.
* Информационный бюллетень по изоляции, Министерство энергетики США, обновление будет опубликовано в 1996 г. Также доступно в EREC.
* Лоу, Аллен. «Обновление изоляции», The Southface Journal, 1995, № 3. Южный энергетический институт, Атланта, Джорджия.
* Справочник профессиональных подрядчиков по теплоизоляции ICAA, 1996 г., и план по предотвращению взлохмачивания и мошенничества с неплотной изоляцией на чердаках, Ассоциация изоляторов Америки, 1321 Duke St., # 303, Александрия, VA 22314, (703) 739 -0356.
* Информация Министерства энергетики США для потребителей.
* Информация об изоляции для домовладельцев Небраски, NF 91-40.
* Статья в Daily Freeman, четверг, 8 сентября 2005 г., Кингстон, штат Нью-Йорк.
* TM 5-852-6 AFR 88-19, Volume 6 (издание Army Corp of Engineers).
* CenterPoint Energy по работе с клиентами.
* [ http://www.energycodes.gov/implement/pdfs/lib_ks_residential_insulation.pdf Публикация Министерства энергетики США, Жилая изоляция ]
* [ http://www.energycodes.gov/implement/pdfs/ lib_ks_energy-effective_windows.pdf Публикация Министерства энергетики США, Энергосберегающие окна ]
* [ http://www.energystar.gov/ia/home_improvement/home_sealing/DIY_COLOR_100_dpi.pdf Публикация Агентства по охране окружающей среды США по герметизации домов ]
* [ http : //www.ornl.gov/sci/roofs+walls/insulation/ins_02.html DOE / CE 2002 ]
* Научный форум Аляски, май 71981, Жесткая изоляция, статья № 484, Т. Нил Дэвис, предоставлено в качестве государственной услуги Геофизическим институтом Университета Аляски в Фэрбенксе в сотрудничестве с исследовательским сообществом UAF.
* Guide raisonné de la Construction écologique (Руководство по продуктам / производителям экологически чистых строительных материалов в основном во Франции, но также и в соседних странах), [ http://www.batirsain.org Batir-Sain ] 2007
* [ http: //www..insulation-r-values.com Сравнение значений сопротивления изоляции ]

ee также

* Теплопередача
* Изоляция здания
* Конструкция здания
* Сосуд Дьюара
* Суперизоляция
* Утепление
* Тепловая масса
* Огнестойкость
* Противопожарная
* Минеральная вата
* Асбест
* Полистирол
* Силикат кальция
* Вермикулит
* Перлит
* Стекловолокно
* Тинсулейт
* Изолированный транспортный контейнер

Внешние ссылки

* [ http: // www.thermilate.com Добавка к изоляционным краскам для дома и промышленности ]
* [ http://www.cheresources.com/insulationzz.shtml Основы промышленной изоляции ]
* [ http://www.processheat.ltd .uk / Thermal-изоляция.html Промышленная теплоизоляция ]
* [ http://www.ornl.gov/sci/roofs+walls/insulation/ins_16.html Рекомендации по значению R от DOE / CE ]
* [ http://www.naturalhandyman.com/iip/inf/inf/infxtra/infinsul.shtm Natural Handyman, изоляция, артикул ]
* [ http://www.periodhomeandgarden.co.uk/Features/tabid/63/articleType/ArticleView/articleId/74/Insulate-your-home-and-let- it-breathe.aspx Статья об изоляции для старых объектов недвижимости ]
* [ http://doityourself.com/insulate/newalternativeinsulatematerials.htm Новые и альтернативные изоляционные материалы ]
* [ http: // www .cus.net / изоляция / изоляция.html Домашняя изоляция ]
* [ http: // www.heatpipeinsulation.com/ Фотографии съемной изоляции ]
* [ http://livebuilding.queensu.ca/structural/materials/wall.php Термопары, помещенные в стену на месте, с контролем изоляции в реальном времени ]
* [ http://www.radiant-barrier.org Информация о радиационном барьере ]
* [ http://www.activeinsulation.com.au Австралийские подрядчики по теплоизоляции ]
* [ http: // www.roymech.co.uk/Related/Thermos/Thermos_insulation.html#k RoyMech ]

Фонд Викимедиа. 2010.

Тепловое моделирование системы электрической изоляции силовых трансформаторов

Альтернативой динамическим моделям является стационарная модель. Стационарные модели пытаются предсказать температурное поле в обмотке трансформатора, определяя температуру горячей точки и ее местоположение. В этих методах моделирования важное значение приобретают геометрические параметры обмотки трансформатора. Среди первых, тот, который основан на тепловом испытании, показан в следующем разделе. Затем, между вторыми, разрабатываются модели, основанные на вычислительной гидродинамике (CFD), и модели, основанные на моделировании теплогидравлической сети (THNM).

3.1. Повышение температуры горячей точки на основании данных нормального теплового испытания

Основная цель теплового моделирования трансформатора состоит в том, чтобы иметь возможность точно предсказать повышение температуры обмотки и компонентов выше температуры окружающей среды. Для промышленности и пользователей трансформаторов особенно интересно определение местоположения горячей точки и повышения температуры в горячей точке. В [1] предельная температура для верхнего масла и горячей точки установлена ​​на 105 и 120 ° C для нормальной работы.

Эти повышения температуры вызваны комбинацией потерь, связанных с напряжением (потери холостого хода) и потерь, связанных с током (потери нагрузки). Распределение потерь представляет собой скалярную функцию P (r, φ, z) [Вт / м ³ ] по объему этих металлических частей трансформатора. Определение электромагнитных (ЭМ) потерь обычно производится с использованием метода конечных элементов (МКЭ). Обмотки разделены на множество прямоугольных секций с равномерным распределением ампер-витков. Вихревые потери рассчитываются для каждого проводника по формуле.(7)

P = ω2⋅B2⋅T224⋅ρE7

где B — пиковая плотность потока утечки (T), ω = 2πf, где f — частота (Гц), T — размер проводника, перпендикулярный направлению плотности потока утечки (м), а ρ — удельное сопротивление (Ом · м / мм ² ).

Предполагается, что осевая и радиальная плотности магнитного потока постоянны для одного проводника и равны значению в его центре. Общие вихревые потери для каждой обмотки рассчитываются путем интегрирования потерь во всех ее проводниках.

Граничные условия могут повлиять на результаты. Трансформатор представляет собой трехмерную конструкцию, в которой обмотки обычно симметричны, а окружающие стальные детали (сердечник и бак) — нет, Рисунок 3.

Рисунок 3.

Трехфазный трансформатор с пятиконечным сердечником и обмоткой НН с большим шагом (виды спереди, сверху и сбоку, а также поперечные сечения).

Превышение температуры над окружающей температурой должно быть рассчитано на основе этого распределения потерь с учетом теплопроводности металла, теплопроводности электрической изоляции и конвективного охлаждения за счет потока масла (важна вязкость масла, что делает температура масла тоже важный параметр).

Повышение температуры обмотки трансформатора выше температуры окружающей среды складывается из трех составляющих повышения температуры: (1) повышения температуры масла на входе, (2) повышения температуры охлаждающего масла при его прохождении через трансформатор и (3) повышение температуры обмотки над охлаждающим маслом. Эти температуры могут быть измерены в окружающей среде трансформатора и в трех его точках: температура масла на входе и выходе и средняя температура обмотки.

Повышение температуры масла при прохождении через трансформатор — это разница между температурами масла на входе и выходе, но в трансформаторе обычно имеется более одного параллельного пути масла, и каждый из них может иметь собственное повышение температуры.Принято считать, что это увеличение приблизительно равно разнице между температурой верхнего слоя масла и температурой охлаждаемого масла на входе [1].

Повышение температуры обмотки над маслом называется «градиентом» g. Среднее значение для этого получается из разницы между средней температурой обмотки, обычно определяемой путем измерения сопротивления, и средней температурой масла. Градиент может меняться в зависимости от положения из-за локальных изменений потерь в обмотке и эффективности охлаждения.

Ожидается, что повышение температуры в горячей точке Δθ _ч (° C), температура верхнего слоя масла Δθ _o (° C) будет больше, чем средний градиент намотки g, выраженный фактор горячей точки, H, уравнение. (8):

Δθh = Δθ0 + H⋅gE8

, где H можно выразить как произведение двух безразмерных факторов: Q _fac , относящихся к дополнительным потерям, и S _fac , относящихся к эффективности охлаждения. , Уравнение (9):

H = Qfac⋅SfacE9

Фактор H может быть получен из рисунка 4 и может быть выражен в соответствии с уравнением.(10):

H = θh − θ0θw − θ0 − θb2E10

, где θ _w и θ _b — это, соответственно, средняя температура масла на обмотке и в нижней части (° C).

Рисунок 4.

Тепловая диаграмма трансформатора с выделенными измеренными величинами. A — Температура верхнего слоя масла, полученная как среднее значение температуры масла на выходе из резервуара и температуры масляного кармана резервуара. B — Температура смешанного масла в баке в верхней части обмотки (часто считается, что это такая же температура, как у A).C — средняя температура масла в баке. D — Температура масла в нижней части обмотки. E — дно резервуара. gr — средний градиент температуры обмотки к средней температуре масла (в баке) при номинальном токе. H — Фактор горячей точки. P — температура горячей точки. Q — Средняя температура обмотки, определенная путем измерения сопротивления.

Q-фактор представляет собой безразмерный коэффициент как отношение двух потерь, и в цилиндрических координатах определяется согласно формуле. (11)

Qfac = qrzφTqaveE11

где q (r, z, φ, T) — локальная плотность потерь в определенном месте (Вт / м ³ ), r — радиальное положение, φ — угол в окружности положение, z — осевое положение, T — местная температура в (r, z, φ) (K), q _ave — средние потери обмотки при средней температуре (Вт / м ³ ).

Теплопередача может распространяться в разных направлениях, общая теплопередача представляет собой последовательные и параллельные части (1) изоляции между соседними проводниками, которые находятся в прямом контакте друг с другом. Это в радиальном направлении. (2) Изоляционная бумага и масляный пограничный слой между проводником и потоком масла. Это в осевом направлении. (3) Обмотка медная. Он расположен в тангенциальном направлении и обычно им можно пренебречь.

Для производителей трансформаторов хорошая тепловая конструкция является очень важным вопросом.Очень важны такие аспекты, как материал, геометрия обмотки, пути прохождения масла через обмотки или скорость масла. Эта конструкция определяет стоимость и старение изоляции (срок службы трансформатора).

Математические модели позволяют с хорошей точностью прогнозировать температуру трансформатора и температуры обмоток. Производители трансформаторов используют эти модели для создания своих конструкций и любых значимых вариантов конструкции. Однако для моделирования распределения потерь в металлических конструктивных частях трансформатора требуется очень большое количество мелких сетчатых элементов.Тем не менее, для расчета распределения превышения температуры в металлических частях конструкции требуется плотность сетки с гораздо более высоким разрешением.

3.2. Вычислительное моделирование гидродинамики

Численное решение сложной физической проблемы с использованием вычислительных ресурсов стало возможным только несколько лет назад. Фактически, современные мощные вычислительные ресурсы позволяют нам дискретизировать сложные геометрии. Затем основные основные уравнения, например дифференциальные уравнения (ДУ), могут быть решены с небольшими упрощениями.Процесс дискретизации преобразует эти DE в набор алгебраических уравнений, которые можно решить с помощью численных алгоритмов. Что касается нашей темы, в которой задействованы физика теплопередачи и гидродинамики, численный метод, который выполняет этот процесс, называется вычислительной гидродинамикой (CFD).

3.2.1. Основные концепции CFD

CFD основан на решении уравнений Навье-Стокса. Это набор дифференциальных уравнений с частными производными (PDE), которые устанавливают сохранение массы, импульса и энергии, уравнения.(15) — (17). Однако решить их точно (за исключением некоторых редких и особых случаев) невозможно. CFD позволяет решать эти PDE посредством дискретизации геометрической модели. Последний преобразует PDE в набор алгебраических уравнений, которые могут быть решены с помощью специализированных численных алгоритмов, таких как алгоритм исключения Гаусса, на компьютере. Эти алгоритмы получают решение (скорость, давление, температура, в случае силовых трансформаторов) в дискретных точках исследуемой области [5]

∇⋅ρu = 0E12

ρu⋅∇u = ∇pI + μ∇u + ∇ uT − 23μ∇⋅uI + FE13

ρCpu⋅∇T = ∇⋅k∇T + qE14

где ρ , u , p , I , μ , F , C _p T и q уравнений.(12) — (14) — это, соответственно, плотность (кг / м ³ ), вектор скорости (м / с), давление (Па), единичная матрица, динамическая вязкость (Па · с), вектор объемной силы (Н / м ³ ), удельной теплоемкости (Дж / кг · К), температуре (К) и удельной теплоотдаче (Вт / м ³ ).

Первым шагом в таком моделировании обычно является определение числа размеров геометрической модели: как правило, 2D или 3D. Это очень важно, поскольку геометрическая модель является первым источником ошибок.Например, если бы 2D-модели рассматривались в CFD, можно было бы избежать важных краевых эффектов, которые способствуют теплопередаче и явлениям потока.

Обычно для рисования геометрии используются инструменты САПР (Solidworks, Inventor и т. Д.). Эти инструменты позволяют определять геометрию с высокой степенью детализации. Последнее является важным аспектом, который следует учитывать, поскольку очень подробная геометрия может чрезмерно усложнить численную модель без значительного улучшения определения проблемы. Например, в случае силового трансформатора, показанного на рисунке 5, было решено упростить фазу, используя угловую и плоскую симметрии, поскольку эти упрощения не повлияли на точность решения.

Рисунок 5.

Определение геометрии.

Должна быть описана физика, связанная с анализируемой проблемой. В CFD можно использовать множество математических моделей для определения явлений теплопередачи и потока. Фактически, адекватный выбор модели и правильная установка граничных условий, поддерживаемых этой моделью, являются важной задачей, позволяющей избежать ошибок в полученном численном решении.

Задача состоит в разбиении геометрической модели на более мелкие части (ячейки).Это так называемая дискретизация. В основном существует три метода дискретизации: конечный элемент, конечный объем и конечная разность. В то же время эти методы генерируют структурированные и / или неструктурированные сетки.

Структурированная сетка обычно используется в простых геометриях, таких как показанная на рисунке 5. Эта геометрия состоит из объемных ячеек с шестью гранями, которые можно однозначно идентифицировать с помощью трех индексов (i, j, k). Степень деформации (качество сетки) элементов этого типа сетки обычно меньше, чем в другом случае.Кроме того, ячейки могут быть ориентированы в основном направлении потока, что позволяет лучше улавливать явления потока.

Напротив, неструктурированная сетка может использоваться в очень сложной геометрии. Ячейки могут иметь любую форму (четырехугольные или треугольные формы в 2D, тетраэдрические или гексаэдрические формы в 3D), таким образом достигается лучшая адаптация к геометрии. Однако этот тип сетки порождает набор алгебраических уравнений, время решения которых обычно больше. Наконец, степень детализации сетки влияет на точность решения.Как правило, чем мельче сетка, тем точнее будет решение.

Решение системы алгебраических уравнений в результате дискретизации геометрической модели является последним шагом. Это можно сделать прямыми или итеративными методами. Последние обычно используются для решения задач сопряженной теплопередачи (CHT), поскольку вычислительные требования меньше, чем те, которые требуются для первых методов. Например, проблемы CHT обычно решаются с использованием итерационных методов, таких как Conjugate gradient, Gauss-Seidel и Multigrid.

Кроме того, для решения алгебраических уравнений необходимо учитывать критерий сходимости. Это часто подразумевается, чтобы принять максимальную ошибку в остатках основных уравнений. То есть полученное решение неточно. Другими словами, в решении численной модели появляется еще одна ошибка.

По сравнению с другими числовыми инструментами (например, THNM), CFD требует много вычислительного времени и большое количество вычислительных ресурсов. Однако этот метод позволяет детально изучить явления потока жидкости и теплопередачи.

3.2.2. Основные направления исследований CFD применительно к тепловому моделированию трансформаторов

Как видно на рисунке 6, система охлаждения силового трансформатора представляет собой замкнутый контур, состоящий в основном из источника тепла (обмотки), радиатора (радиаторы) и бак. Большинство исследований CFD сосредоточено на тепловых жидкостях системы охлаждения внутри обмоток. Тем не менее, некоторые усилия были приложены и к тепловому моделированию радиаторов. В следующих подразделах представлен краткий обзор этих тем.

Рисунок 6.

Схема циркуляции масла в силовом трансформаторе [6].

3.2.3. Моделирование обмоток

Как упоминалось ранее, основная цель моделирования CFD обмоток состоит в численном прогнозировании температуры горячих точек и температурных распределений в масляных трансформаторах, поскольку от этого зависит их срок службы. Первые работы были разработаны в начале этого века. Например, Mufuta et al. и El Wakil et al. смоделировал две обмотки по этой методике.Первый характеризует поток масла через набор дисков с разными зазорами между дисками и различными условиями на входе [7]. Последний использовал двухмерную осесимметричную модель силового трансформатора с шестью различными геометрическими формами и шестью различными входными скоростями для исследования теплопередачи и потока масла через обмотки [8]. В том же десятилетии другие авторы внесли свой вклад в эту работу. Например, Торриано выполнил двухмерное и трехмерное моделирование обмотки низкого напряжения (LVW) силового трансформатора с зигзагообразным охлаждением, чтобы определить влияние нескольких элементов, таких как стержни и промежуточные стержни, на распределение температуры [6, 9].В 2011 году Gastelurrutia et al. провели исследование, в ходе которого они разработали трехмерную и двухмерную модели распределительного трансформатора Oil Natural-Air Natural (ONAN). Они продемонстрировали хорошую способность упрощенной двухмерной модели отображать тепловое поведение всего трансформатора [10]. В 2012 году Цили и др. разработал методологию разработки 3D-модели для прогнозирования температуры горячих точек [11]. В этом году Skillen et al. выполнил CFD-моделирование двухмерной неизотермической осесимметричной модели потока, чтобы охарактеризовать поток масла в обмотке трансформатора с зигзагообразным охлаждением [12].В 2014 году Яцевский провел двухмерное осесимметричное моделирование CHT-модели трансформатора, включая сердечник, бак и радиатор, с целью прогнозирования горячих точек в масляном трансформаторе с естественной конвекцией. Разработанная модель показала хорошую экспериментальную адекватность [13]. Недавно Торриано и др. разработали 3D модель CHT дисковой модели обмотки силового трансформатора Oil Natural (ON). В этой модели получено занижение средней температуры и температуры горячих точек по сравнению с экспериментальной установкой, когда рассматривался весь контур охлаждения.Это причина, по которой авторы решили уменьшить расчетную область до обмотки, задав входные граничные условия. Таким образом, точность модели была значительно улучшена [14].

Замена минерального масла новыми биоразлагаемыми диэлектрическими жидкостями — еще одно направление исследований, в котором CFD используется в качестве инструмента анализа. Однако в исследовании, посвященном охлаждающей способности этих новых жидкостей, можно найти мало экспериментальных и теоретических работ. В 2015 году Park et al. использовали модель 2D-CFD для получения профилей температуры и скорости некоторых альтернативных жидкостей, используемых в распределительном трансформаторе 2.3 МВА и силовой трансформатор 16,5 МВА [15]. В том же году Lecuna et al. провели 3D-CFD-моделирование распределительного трансформатора ONAN, сравнивая натуральный сложный эфир, синтетический эфир, силиконовое масло с высокой кинематической вязкостью и силиконовое масло с низкой кинематической вязкостью с минеральным маслом [16]. В этих работах сделан вывод о том, что альтернативные жидкости вызывают более высокие температуры в обмотках трансформаторов, предназначенных для минерального масла. Совсем недавно Сантистебан и др. оценили охлаждающую способность двух альтернативных жидкостей растительного происхождения по сравнению с обычным минеральным маслом.Эта задача была выполнена с использованием 2D-осесимметричной модели LVW с зигзагообразным охлаждением, в которой были определены распределения температуры, температуры горячих точек и их расположение, а также факторы горячих точек. В отличие от результатов предыдущих работ, эта работа показывает, что температура горячей точки у растительных масел в исходной конструкции ниже, чем у минеральных [17].

Наконец, CFD также используется для анализа преимуществ использования натуральных сложных эфиров в системе изоляции трансформатора.Например, в 2016 году Fernandez et al. опубликовал работу, в которой лабораторные эксперименты и моделирование CFD объединены для изучения влияния растительных масел на срок службы изоляционной бумаги обмотки [18]. Был сделан вывод, что, несмотря на то, что глава подвергается худшим тепловым условиям при погружении в растительные масла, физические свойства этих масел продлевают срок службы этой главы, рис. 7. То есть в долгосрочной перспективе оба эффекта имеют тенденцию к баланс и деградация аналогичны тому, что наблюдается в обмотках, охлаждаемых минеральным маслом.

Рис. 7.

Распределение скоростей (мм / с) и температуры (° C).

3.2.4. Моделирование радиатора

Большинство силовых трансформаторов имеют радиаторы с вентиляторным охлаждением. CFD можно использовать для улучшения охлаждающей способности этих компонентов. По этой теме можно найти мало работ. Фактически, эта тема в основном стала рассматриваться в этом десятилетии. Например, Kim et al. представили в 2013 году прогнозное и экспериментальное исследование охлаждающих характеристик радиаторов, используемых в маслонаполненных силовых трансформаторах с двумя различными методами охлаждения, ONAN и Oil-Directed Air Natural (ODAN) [19].Цель заключалась в том, чтобы экспериментально оценить охлаждающую способность радиатора и сравнить результаты с результатами, полученными двумя различными методами прогнозирования. CFD был одним из таких методов. Авторы заявили, что таким образом можно произвести оптимизацию радиатора. С другой стороны, чтобы улучшить охлаждающую способность радиаторов, необходимо изучить расположение вентилятора в радиаторах. Paramane et al. провели это в 2014 году с использованием как CFD, так и экспериментальных исследований [20]. Учитывались горизонтальные и вертикальные направления вдува.Для исследуемого трансформатора они обнаружили, что горизонтальное направление обдува имело более высокие характеристики из-за меньших боковых утечек воздуха, чем при вертикальном обдуве. Два года спустя, в 2016 г., те же авторы провели такое же исследование [21]. Однако в качестве новинки они обеспечивают влияние направления обдува на распределение температуры и скорости масла внутри радиаторов.

Наконец, в 2017 году Ríos et al.? представили сравнение результатов двух моделей (полуаналитической модели и модели CFD) с экспериментальными результатами работы излучателя силового трансформатора мощностью 30 МВА в режиме ONAN.Цель состояла в том, чтобы проверить обе модели, чтобы использовать их в оптимизации существующей конструкции радиатора [22]. Эта цель была достигнута. В том же году было представлено расширение этой работы с целью анализа теплогидродинамического поведения радиатора, работающего в режиме ONAF с вертикальным обдувом вентиляторов [23]. Полученные результаты, подтвержденные экспериментальными данными и результатами CFD, показали, что предложенная ими полуаналитическая модель является полезным инструментом для процессов проектирования радиаторов.

3.3. Моделирование теплогидравлической сети, THNM

THNM — это метод теплового моделирования трансформатора, основанный на трех основных принципах: сохранение массы, сохранение количества движения и сохранение энергии. Это подразумевает разделение области на несколько элементов, где принципы сохранения соблюдаются как условие сходимости.

Эта модель описывает принципы сохранения с помощью наборов алгебраических уравнений, что сокращает время решения, чем CFD, который описывает те же принципы в наборе уравнений в частных производных.Эти принципы применяются для решения полей температуры и потока масла в нескольких частях трансформатора (обмотки, сердечник, охладители). THNM, нанесенный на обмотки, может быть полезен для прогнозирования температуры горячей точки.

Модели THNM объединяют две разные сети: гидравлическую и тепловую. Гидравлическая сеть включает потоки масла по каналам и узлам. Поток масла моделируется с использованием аналогии с электрической схемой, где поток и давление масла соответствуют электрическому току и напряжению соответственно.Тепловая сеть моделирует теплопередачу между активными частями и охлаждающим контуром трансформатора. Температурно-зависимые свойства материалов и коэффициенты теплопередачи позволяют соединять обе сети.

3.3.1. Гидравлическая сеть

Гидравлическая сеть, соответствующая обмотке диска с барьерами, показана на рисунке 8. Гидравлическая сеть состоит из восьми узлов, по четыре на каждую осевую сторону, где два узла соответствуют входу и выходу охлаждающей жидкости, а три узла. остальные узлы на каждой стороне — это места, где охлаждающая жидкость разветвляется или сливается.Сеть представлена ​​аналогией ее электрической схемы, где физическая величина, связанная с каждым узлом, соответствует сумме статического и динамического давления. В схеме сопротивления представляют собой падения давления на трение, а сопротивления в узлах также представляют собой локальные падения давления. Эффект плавучести представлен генераторами, представляющими усиление давления из-за гравитационных эффектов. Поскольку гидравлические сопротивления зависят от расхода, гидравлическая схема, представленная на рисунке 8, представляет собой нелинейную схему, которую необходимо решать с помощью итерационной процедуры [24].

Рисунок 8.

Аналогия гидравлической схемы и гидравлической сети.

3.3.2. Тепловая сеть

Тепловая сеть описывает явления теплопередачи на трансформаторе и на элементах трансформатора. Существует два основных механизма передачи тепла в обмотке трансформатора: теплопроводность в проводниках и твердой изоляции и конвекция от активной части к охлаждающему маслу. Срок конвекции сильно зависит от распределения потока масла, которое дает гидравлическая сеть.Кроме того, гидравлическая сеть зависит от температурного эффекта плавучести и температурных свойств охлаждающего масла. Эта связь между сетями увеличивает необходимость применения итерационных процедур для решения обеих сетей.

Подход к тепловой части обмотки трансформатора заключается в построении тепловой сети. В случае дисковой обмотки аналогия с электрическими цепями полезна для моделирования теплопередачи в двух направлениях, осевом и радиальном. Резистивный термин используется для моделирования теплопроводности между проводником и твердой изоляцией, а резистивный термин используется для конвективной части, которая зависит от распределения потока масла.Хороший подход состоит в предположении, что термическое сопротивление проводника незначительно, учитывая только сопротивление твердой изоляции. Источник напряжения отображает температуру масла, а источник тока представляет выделение тепла на каждом узле. На рисунке 9 представлена ​​описанная ранее тепловая сеть, где R _λi представляет тепловое сопротивление для проводящих элементов, R _αi представляет тепловое сопротивление для конвективных элементов, θ _bi и θ _ti представляют температуру в каналах. а P _γi представляет собой источник тепла в проводниках [24].

Рисунок 9.

Тепловая сеть диска обмотки трансформатора.

3.3.3. Моделирование полного контура

Другое применение THNM — моделирование полного масляного контура трансформатора. Он основан на глобальном равновесии давления в масляном контуре с учетом сердечника, резервуара, обмотки и радиаторов, с учетом тепловых движущих сил, сил насоса и перепадов давления во всем контуре. Тепловые движущие силы возникают из-за изменения плотности с температурой. Движущие силы и падение давления зависят от расхода масла.Расход масла Q _o представляет собой равновесие между движущими силами и перепадами давления.

Простой способ представить масляный контур трансформатора описывается следующим образом: масло нагревается в обмотках, затем проходит через систему трубопроводов, достигая радиатора, где оно охлаждается и, наконец, проходит через другую систему трубопроводов, чтобы достичь отправная точка. Хотя в системе трубопроводов происходит теплообмен, он считается незначительным по сравнению с теплообменом в радиаторах и обмотках.Он представлен на рисунке 10.

Рисунок 10.

Масляный контур трансформатора.

Тепловая движущая сила создается из-за изменений плотности вдоль петли и может быть выражена формулой. (15)

pT = ∮ρ⋅g⇀⋅dl⇀ = ∮ρ⋅gcosφ⋅dlE15

где ρ — плотность нефти, g → — вектор силы тяжести, φ — угол между векторами скорости и силы тяжести и l → — вектор пути.

Для простоты уравнение. (16) можно выразить следующим образом:

pT = ρr⋅g⋅β⋅Δθol⋅ΔHE16

где ρ _r — плотность нефти при эталонной температуре (кг / м ³ ), β — объем коэффициент расширения масла (1 / K), Δθ _Ol — вертикальный температурный градиент (° C), а ΔH — разница высот между центральной точкой радиатора и центральной точкой обмотки (м).

Когда насос движется непосредственно к обмоткам, полное приводное давление будет суммой тепловой движущей силы и движущей силы насоса, где давление насоса намного выше, чем тепловое движущее давление.

Падение давления можно разделить на две группы: большие и малые потери. Основные потери связаны с падением давления на трение, а небольшие потери связаны с локальным падением давления из-за дополнительных устройств в контуре охлаждения (клапаны, соединения и т. Д.).

Управляющее давление в контуре должно быть равно общему падению давления. Сохранение энергии также применяется к петле. Энергетический баланс обмотки представлен в формуле. (17)

pγ = ρ⋅cp⋅Qo⋅ΔθolE17

где Pγ — потери мощности в обмотке (Вт), c _p — удельная теплоемкость масла при средней температуре масла (Дж / кг · K ), ρ — плотность при температуре забоя нефти (кг / м ³ ), а Q _o — объемный расход нефти (м ³ / с).

С этими двумя уравнениями, уравнения. (16) и (17) существуют три переменные: объемный расход масла Q _o , температура масла в нижней части T _Ob и температура масла в верхней части T _Ot . Уравнение (18) добавляется при рассмотрении баланса энергии в радиаторе

kp⋅O⋅T0x − Tadx = −ρ⋅cp⋅Q0⋅dT0xE18

где k _p — общий коэффициент теплопередачи (HTC) (Вт / м ² K), O — окружность внешнего сечения радиатора (м), T _O (x) — температура масла в позиции x (K) и Q _O — поток масла через радиатор (м ³ / с).

Предполагая, что HTC не сильно изменяет длину радиатора, решение уравнения (19) равно

T0x = Ta + Tot − Ta⋅e − kp⋅Oρ⋅cp⋅Qo⋅xE19

Затем, интегрируя мощность охлаждения в радиаторе

P = ∫0LRTox − Ta⋅kp⋅O⋅dxE20

приводят к следующему уравнению:

P = ρ⋅cp⋅Qo⋅Tot − Ta⋅1 − e − kp⋅O⋅LRρ⋅cp⋅QoE21

В этом объяснении предполагается, что теплообмен отсутствует. в баке и нет потерь в сердечнике. Следовательно, из Ур.С помощью (16), (17) и (21) можно определить две неизвестные температуры и поток масла [24].

3.3.4. Детальная модель обмотки

THNM может быть разработана для детального прогнозирования температуры и распределения потока масла в обмотке трансформатора. Для этого типа моделирования в качестве входных данных для модели должны приниматься температура нижнего слоя нефти и расход нефти. Также есть возможность ввести в активную часть обмотки неоднородный источник питания.

Применяя специальную дискретизацию и следуя принципам THNM, есть некоторые допущения, которые принимаются в этом виде моделей: идеальное тепловое перемешивание рассматривается в стыках, полностью развитые потоки предполагаются в масляных каналах, а внешние стенки считаются адиабатическими.

Точность этих моделей проверена и признана приемлемой. Чтобы повысить эту точность, многие авторы пытались сосредоточить внимание на двух различных параметрах, которые происходят из корреляций из наборов данных, а именно коэффициентов локального падения давления и коэффициента конвективной теплопередачи.

Эти два параметра мало известны в этом приложении, поскольку нет большого опыта их определения. Однако некоторые авторы определили эти параметры на основе наборов данных, полученных из результатов CFD.Использование CFD для точного определения этих двух параметров улучшило производительность подробных THNM. Эти типы моделей известны как откалиброванные CFD модели THNM и объединяют оба основных метода теплового моделирования трансформаторов.

Моделирование THNM предсказывает распределение температуры и скорости в каналах обмоток трансформатора. Температуру горячих точек и верхнего слоя масла можно оценить с помощью THNM быстрым вычислением, занимающим менее 5 минут на обычном компьютере. Эти результаты показывают небольшие отклонения по сравнению с полученными моделями CFD, которые составляют менее 5% отклонения температуры горячей точки и верхней части масла.

3.3.5. Детальная модель радиатора

Другими видами моделирования THNM являются детальные модели радиаторов. Эти модели основаны на тех же принципах, что и детализированные модели с обмоткой, но применяются в части радиатора. Тепловое моделирование радиаторов является сложным, хотя радиаторы механически просты по следующим причинам: температура масла изменяется в зависимости от высоты и для каждой панели радиатора, изменение температуры является функцией массового расхода масла и местного теплового потока, локального теплового потока. тепловой поток зависит от разницы температур между маслом и окружающим воздухом, а местная скорость воздуха и местная скорость воздуха изменяются в зависимости от положения в радиаторе [25].

Особое внимание следует уделять распределению скоростей воздуха, поскольку существует три возможных конфигурации: естественный воздушный поток (AN), нагнетательный воздух (AF) с вертикальным потоком воздуха и воздух, нагнетаемый горизонтальным потоком. В конфигурации AN воздушный поток через панели создается за счет выталкивающей силы горячего воздуха. Сила плавучести будет уравновешена перепадом давления воздушного потока через панели.

В случае AF необходимо заранее определить распределение воздушного потока, создаваемого вентиляторами, чтобы получить коэффициент теплопередачи в пластинах радиатора.Чтобы лучше понять и смоделировать распределение воздуха по панелям радиатора, было проведено моделирование CFD. Определив, что воздух, выходящий из вентилятора, распространяется по конусу, эффективная скорость воздуха может быть рассчитана на основе объемной производительности вентилятора и поверхности конуса. Исходя из этих предположений, можно провести тепловое моделирование радиатора.

ISO — 91.120.10 — Теплоизоляция зданий