Компоновка системы «СПП — охладитель» в ПУ с естественным воздушным охлаждением.

Одной из главных задач обеспечения нормального теплового режима СПП является компоновка системы «СПП — охладитель» в ПУ. В основе компоновки лежит выбор рационального размещения охладителей в вентильной секции ПУ относительно друг друга, способствующего снижению взаимного влияния температурного фона.

Компоновка охладителей в ПУ должна отвечать следующим требованиям: удобство монтажа и демонтажа охладителей и СПП в ПУ при минимальном демонтаже сопрягаемых с ними деталей, зашита системы «СПП — охладитель» от механических повреждений и вредных воздействий окружающей среды, обеспечение нормального теплового режима при эксплуатации СПП, универсальность (по возможности) силовых токоподводов, рассчитанных на подсоединение ПУ с разных сторон .

Конструкция вентильной секции ПУ с СПП и различными теплоотводящими устройствами определяет микроклимат, необходимый для обеспечения нормального теплового режима СПП.

Отсутствие данных о температурном поле среды вокруг СПП в ПУ и взаимном температурном влиянии смежных СПП не позволяет разработчикам выбрать предельно допустимую нагрузку на СПП по току, а конструкторам рационально разместить их в ПУ. Поэтому одной из важнейших задач является определение температурного поля воздушной среды вокруг СПП в ПУ и взаимного температурного влияния смежных СПП [7.1].

Перепад температуры воздуха вокруг нагретых СПП с охладителем в ПУ можно определить из следующих формул: перепад температуры воздуха над охладителем СПП в непосредственной близости от него

Перепад температуры воздуха на расстоянии от охладителя вдоль вертикальной секции ПУ (над охладителем СПП)

Перепад температуры воздуха в зоне охладителя и под ним на различных расстояниях от него вдоль вентильной секции ПУ

В этих формулах — эмпирические коэффициенты: ; — перепад температуры между источником тепла и окружающей средой; мм — условная — базовая высота охладителя; — высота рассматриваемого охладителя; — координата, направленная в противоположную сторону оси -теплопроводность воздуха при нормальной температуре.

Как видно из формулы (7.2), в правой ее части единственной переменной величинои является , остальные величины постоянные. Поэтому абсолютная величина перегрева среды над блоком определяется лишь этим членом. Из уравнения (7.2) видно, что перегрев среды убывает с увеличением расстояния от входа нагретой зоны. Для различных типов охладителей с СПП переменной является также величина . Как видно из (7.2), с уменьшением перегрев уменьшается.

Рис. 7.21. Расчетная схема температурного поля среды в нагретой зоне вентильной секции ПУ

Несколько иной будет картина перегрева среды перед входом в охладитель; исходя из предположения, что скорость охлаждающего потока настолько мала, что конвективный теплообмен практически отсутствует, и если считать, что воздух прозрачен для излучения, то он может нагреваться лишь за счет теплопроводности.

Характер изменения температуры воздуха, проходящего через нагретый охладитель, показан на рис. 7.21.

Температура среды сбоку теплоотвода охладителя определяется толщиной пограничного слоя.

В соответствии с распределением температуры нагрева воздуха по толщине ламинарного пограничного слоя она имеет параболический характер и определяется по формуле:

где А — текущая координата, мм; — толщина пограничного слоя на расстоянии 25 мм от начала ребра охладителя; — температура среды пограничного слоя (осредненное); - температура среды вне пограничного слоя.

Выражение (7.4) удовлетворяет следующим граничным условиям: