大型电力变压器管翅式换热器结构与性能研究

摘要

变压器在电力系统扮演着重要重要的角色，其可靠性直接关乎着整个电力系统的安全。大型电力变压器在运行过程中绕组会产生大量的热量，使冷却介质的温度升高。过高温度的冷却介质将引发变压器的故障，严重时会引起火灾导致整个供电系统的瘫痪。因此，研究变压器的风冷却器的换热原理，找到能有效强化换热的方法，对电力系统的安全运行和发展具有重要的现实意义。本文针对某型管翅式换热器，分别研究了穿孔式和带涡发生器翅片结构对换热器的换热和阻力性能的影响，研究结果可为管翅式换热器在工程实际上的应用提供理论上的指导。本文的主要工作如下： （1）综合国内外的研究现状，确定强化换热方法。采用三维建模软件Pro/E建立了管翅式换热器简化的计算模型，采用ICEM软件对简化后的计算模型进行结构化网格划分，并使用数值计算平台FLUENT软件对结构进行模拟计算与分析。 （2）以数值传热学、强化传热学和流体力学为理论基础，分析管翅式换热器换热和阻力性能以及确定强化传热的综合评价方法。以场协同理论和边界层理论揭示优化翅片结构的传热机理。 （3）研究结果表明：在不同的管路布置和不同的雷诺数条件下，穿孔翅片和带有涡发生器翅片呈现出不同的换热性能，可根据工程实际进行选择。在本文所研究的风冷却器运行工况下，穿孔式翅片换热器的换热系数最高提高41%，攻角45°的矩形涡发生器翅片换热器的换热系数最高提高69%。

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