内置发热体半封闭空间内复合换热

摘要

运用数值传热计算方法对具有内置发热体的三维半封闭空间内的复合换热进行了数值研究和实验。以地上箱式变电站内变压器整体冷却为工程背景，研究了由此概括出来的内置孤立发热体的半封闭空间内自然对流与导热、辐射的复合换热问题，对计算结果进行了分析。计算结果表明，整体流动为复杂的三维流动，局部区域有漩涡，提高孤立发热体的位置和半封闭空间的整体高度、增大发热物体的表面积、表面发射率及在“高位置”处增大出口面积，都能有效改善半封闭空间的整体换热性能。其次，对由埋入地下箱式变电站的工程背景概括出来的半封闭空间进行初步热设计，考虑到进、出口处于同一水平位置这一特点，在进口处设计了挡流板以阻止进口空气与空间内高温空气立即混合，使低温空气顺利到达主要发热体(变压器)底部对其进行冷却。并且对不同高度的挡流板情况分别进行了计算，发现流板的高度存在最佳值。此外，对大尺寸半封闭空间内，即大型室内变电站散热器室的强迫对流、辐射和导热的复合换热进行计算，针对内部回流使换热恶化的问题，在内部风机入口与空间外环境之间设计通风管，使换热得到改善，散热器最高温度降低。利用传热学和热力学知识，对强迫对流片式散热器的散热面积和风机流量进行了优化的初步探讨，结果显示当散热器各单元散热片表面积A=2/StAf (Af为相邻两个散热片之间空气流动横截面面积)时，风机耗功最小。最后，为了验证数学模型的可靠性，采用Pt100铂电阻对散热器室和变压器室温度场进行测量，用逆推法得到的计算结果与实测温度基本相符，从而验证了模型和计算方法的可靠性。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2自然对流问题文献综述

1.3论文主要工作

第二章内置发热体半封闭空间自然对流与导热、辐射复合换热

2.1数学模型的建立

2.2计算结果分析

2.3影响流场及温度场的诸因素分析

2.4本章小结

第三章进出口处于同一水平面情况下半封闭空间内换热

3.1自然通风进出口面积计算

3.2进口挡板高度对变压器最高温度的影响

3.3出风口形式探讨

3.4本章小结

第四章内置发热体半封闭空间内强迫对流与导热、辐射复合换热

4.1计算结果分析

4.2受迫对流散热器优化的探讨

4.3本章小结

第五章实际温度测试

第六章结论及展望

6.1结论

6.2未来工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢