覆冰环境条件下空气横掠导线对流换热问题研究

摘要

随着环境气候的变化，架空导线覆冰事故频繁发生，对高压线、通信线路、电气化铁路的接触线形成了很大的危害。受气候和地形等因素的影响，我国是世界上架空导线覆冰最为严重的国家之一，每年的导线覆冰事故给我国带来巨大的经济损失，已成为电力、通信等行业急需解决的问题。
　　 本文首先对国内外架空导线覆冰研究现状进行综述，介绍了现阶段各种导线防、除冰技术的特点和方法，提出了导线覆冰的几个关键问题以及本文主要的工作和安排。
　　 其次介绍了架空导线覆冰的基本概念与机理，导线只有在合适的气温(0℃～-10℃)、较高的湿度（85％以上）和适当的风速下才会形成覆冰，覆冰的形式也是多种多样，不同的气象条件下，覆冰类型也不相同，有雨凇、雾凇、湿雪等不同的表观特征，覆冰的物理性质也随之发生变化。
　　 再次，对导线覆冰过程中不同气象条件下的收集系数进行实验研究，收集系数反应的是导线捕获空气中过冷液滴的能力，直接影响导线覆冰量的多少。本文通过实验方法，测定在覆冰环境条件下模拟导线收集系数的大小，以及收集系数的影响因素和随实验工况条件变化收集系数的变化规律。
　　 接着，通过对导线覆冰表面传热过程的分析，得到导线表面对流换热的理论分析式，以此式为实验原理，在覆冰环境条件下，对导线表面对流换热系数进行实验研究。通过实验，得到对流换热系数随电流、风速、温度等气象参数的变化规律，对流换热系数随风速的增加而增大，随电流增大而增大，环境温度对对流换热基本没有影响。
　　 最后，在覆冰环境下，实验得到模拟导线局部对流换热系数的变化情况，局部对流换热系数随空气横掠导线角度呈现先减小、再增大的变化趋势；在此基础上对架空导线局部对流换热与空气横掠旋转圆柱体对流换热进行比较，验证了对流换热实验的可靠性。
　　 本文的研究结果对防止导线覆冰有很重要的意义，对导线表面收集系数和对流换热进行了详尽的实验理论研究，为使用临界电流防冰提供理论依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 导线防冰除冰技术

1.2.2 导线防冰除冰的关键科学问题

1.3 本文的主要工作和安排

1.4 本章小结

第二章 架空导线覆冰的基本概念与机理

2.1 导线覆冰的气象条件及影响因素

2.1.1 导线覆冰气象条件

2.1.2 导线覆冰的影响因素

2.2 架空导线覆冰种类介绍

2.2.1 按覆冰的表观特性分类

2.2.2 按导线覆冰机理分类

2.2.3 按覆冰在导线表而的增长过程分类

2.2.4 覆冰类型的实验探究

2.3 覆冰的物理性质

2.3.1 覆冰密度

2.3.2 冰的粘结力

2.4 本章小结

第三章 收集系数的实验研究

3.1 引言

3.2 实验方案设计

3.2.1 试验原理

3.2.2 实验台

3.2.3 收集系数实验步骤

3.3 实验结果及分析

3.3.1 实验参数的测量方法

3.3.2 收集系数实验结果

3.3.3 收集系数实验数据分析

3.3.4 实验结果的可靠性验证

3.4 本章小结

第四章 对流换热系数的实验研究

4.1 引言

4.2 实验方案设计

4.2.1 试验原理

4.2.2 实验台

4.2.3 实验步骤

4.3 实验结果及分析

4.3.1 实验主要参数的测量

4.3.2 总的对流换热实验结果

4.3.3 对流换热实验数据分析

4.4 局部对流换热系数的测量

4.4.1 实验方法

4.4.2 实验步骤

4.4.3 局部对流换热实验结果

4.4.4 局部对流换热系数实验结果分析

4.4.5 模拟导线局部对流换热与圆柱体局部对流换热的比较

4.5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研情况

附录B 对流换热系数实验数据表

附录C 局部对流换热系数实验数据表