Мощный резистор Советский патент 1989 года по МПК H01C3/00 

/

1

(Л

Изобретение относится к электротехнике, точнее к вопросам конструирования мощных охлаждаемых потоком воздуха резисторов. Цель - повышение удельной мощности рассеяния. Резистор выполнен в виде рамочного каркаса 1, внутри которого размещен зигзагообразный резистивный элемент из металла высокого удельного сопротивления в виде перфорированной ленты. Особенностью резистора является образование смежными участками каждого перегиба и участками ее, близлежащими к сторонам рамочного каркаса осесимметричных конфузорно-диффузорных каналов. При работе резистора эти каналы обеспечивают повышение турбулизации воздуха около ленты и увеличение теплосъема с нее в 1,7-1,8 раза. 3 ил.

ел

со ю

СО

00

Фи.1

6 J

о

Изобретение относится к электро- | технике, точнее к ленточным резисторам большой мощности, предназначенным для установки с принудительным воздушным охлаждением и используемым премущественно на электроподвижном Составе железных дорог.

Цель изобретения - повышение удельной мощности рассеяния путем увеличе- ния турбулизации воздуха около тепло- иыделяющих элементов, что способству- Јт увеличению теплоотдачи от них в ,7-1,8 раза,

| На фиг.1 показан фрагмент мощного резистора, вид сбоку; на фиг.2 - се- нение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1. Стрелками отмечено Направление движения потока воздуха. ; Резистор (фиг.1) содержит рамочный Каркас 1, внутри которого на изоляторах 2 с помощью держателей 3 закреплены витки ленты резистивного элемента 4, образующие параллельно включенные по ходу воздуха конфуэорные 5 и диффузорные 6 каналы; в ленте, образующей каналы, выполнены отверстия 7.

Экспериментальная отработка кон-- струкции показала, что наилучшая теплоотдача достигается при Ь 6 , b/1 « 0,133; П 0,352; где р, - угол раскрытия диффузора; Ь/1 - относительная ширина канала (Ь - ширина канала в г его среднем сечении; 1 - длина образующей канала), П - пористость, равная отношению площади отверстий на ленте к площади сплошной ленты. Параметры конфузорного канала, образованного лентой со стенками каркаса, следующие: р 6°; П 0,352; ширина ка- нала в ого среднем сечении в данном

случае Ъ(

При имеет место отрыв потока от стенок канала, вследствие че- го .растут потери капора, при ji 6 эффективность теплосъема резко уменьшается .

Ближайший край ленты от вертикальной и горизонтальной боковин каркаса должен находиться на расстоянии

а 0,51 (- sinjb) .

При принятых геометрических размерах каналов

а « 0,51 (-- - sin p.) 0,51

(0,133 - sin 6°) 0,51 (0,133 - - 0,1045) 0,014251.

5

Диаметры отверстий выбираются из условия сохранения неизменной величины теплообменной поверхности при перфорировании ленты. Это условие выполняется при равенстве поверхности ленты, удаляемой при сверлении отверстий f, 2лс1 /4, и боковой поверхности этих отверстий fi iiKdo. Из равенства f fj, следует, что диаметр отверстия d должен быть равен удвоенной толщине ленты d 2$.

При этих значениях (Ь , Ь/1, П коэффициент теплоотдачи при скорости охлаждающего воздуха 11 м/с составляет 180 Вт/мгК. I

Работа резистора происходит следующим образом.

Движение воздуха в диффузорных каналах 6 сопровождаете увеличением скорости и понижением давления, т.е. преобразованием потенциальной гии в кинетическую. В параллельно включенном по ходу воздуха конфузор- ном канале 5 происходит увеличение давления и понижение скорости, т.е. преобразование кинетической энергии в потенциальную. Таким образом, в одной и том же сечении, например А-А, давление воздуха по обе стороны ленты неодинаково. Наличие поперечного градиента давления вызывает переток воздуха через перфорированную ленту из одного смежного канала в другой, береток приводит к турбулизации пограничного слоя воздуха, а следовательно, к интенсификации теплоотдачи. Кроме того, уменьшается и толщина слоя, зависящая от протяженности линии тока хладоагента, которая в данном случае становится равной не ширине ленты, а расстоянию между соседними отверстиями. Это также интенсифицирует теплообмен.

Аналогичные процессы имеют место и в местах перегиба ленты (сечение Б-Б). В данном случае, в отличие от описанного выше, конфузоры и диффузоры образуются витками ленты и стенками каркаса (нижние перегибы образуют со стенкой каркаса диАфузорные каналы), однако взаимное превращение потенциальной и кинетической энергии будет иметь место и здесь: воздух под действием разности давления в дифЛу- зоре и конфузоре будет перетекать из одного пристенного канала в межленточный зазор (или наоборот). Таким образом, места перегибов, в отличие от известных устройств, омываются и охлаждаются столь же интенсивно, как и прямолинейные участки ленты. Это приводит к выравниванию теплоотдачи, а значит, и к ликвидации местных перегревов ленты резистивного элемента, что позволяет повысить нагрузочную способность всего резистора.

Эффективность предлагаемой конструкции подтверждена проведенным экспериментальным исследованием. Опыты показали, что в конфузорно-диффу- зорных каналах с перфорированными стенками теплоотдача зависит от их геометрических характеристик и существенно выше, чем в резисторе с прямоугольным каналом.

0

5

Формула изобретения

Мощный резистор, содержащий рамочный каркас, внутри которого на его сторонах закреплен резистивный элемент, выполненный в виде непрерывной зигзагообразной перфорированной ленты из сплава высокого удельного сопротивления, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной мощности рассеяния, смежные участки каждого изгиба зигзагообразной перфорированной ленты и участки ее, близ-- лежащие к сторонам рамочного каркаса, расположены с образованием осесиммет- ричных конфузорно-диффузорных каналов, при этом угол раскрытия диффузоров расположен в плоскости, перпендикулярной расположению рамочного каркаса, и составляет 6 - 12е.

А- А