Охлаждающее устройство Советский патент 1992 года по МПК F25B19/02 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в силовых масляных трансформаторах с естественной циркуляцией масла.

Известно охлаждающее устройство, содержащее бак с рабочей жидкостью, размещенный над ним сепаратор, соединенный с баком посредством подъемной и опускной труб, подключенный к подъемной трубе патрубок подачи жидкого хладагента с запорным вентилем, трубопровод для отвода паров.

Недостатком этого устройства является слабая интенсификация теплообменных процессов. Кроме того, входящая в контакт дисперсная среда является менее плотной и обладает меньшей теплоемкостью, а следовательно, охлаждение такой средой менее эффективно, чем сплошным маслом.

Известно охлаждающее устройство, в котором диэлектрическая жидкость, смешиваясь с охлаждающей жидкостью, температура которой ниже температуры кипения диэлектрической жидкости, испаряется и

превращается в пузырьки, затем поднимается до верха диэлектрической жидкости Испаряясь, охлаждающая жидкость отводит тепло от диэлектрической жидкости Для того, чтобы препятствовать контакту пузырьков с обмотками трансформатора, предусмотрены специальные барьеры, имеющие отверстий возле днища трансформатора, в результате чего пузырьки не поднимаются до верха диэлектрической жидкости (например, трансформаторного масла). Таким образом, плотность охлажденной диэлектрической жидкости между барьерами и баком увеличивается и она опускается, заменяя более теплую диэлектрическую жидкость на дне бака, которая течет через отверстия между барьером и обмотками, эта циркуляция улучшает теплопередачу от сердечника и обмоток.

Недостатком охлаждающего устройства является наличие пузырьков пара, что снижает диэлектрические качества хладагента, что может привести к пробою и выходу из строя агрегата. Наконец, из катушек транс ктк

С

%|

СА

форматора наиболее нагретой является верхняя, а поскольку поток хладагента идет снизу, то к более нагретым катушкам поступает более нагретое масло, что снижает градиент температуры и ухудшает охлаждение именно в наиболее нагруженной по теплу точке.

Йаиболее близким к предлагаемому яв- Ляется охлаждающее устройство, содержащее бак с тепловыделяющими элементами, рабочей жид о ст ю размещенный над ним сепаратор, снабженный пароотводящей трубой с конденсатором и трубопроводом для жидкого хладагента.

Недостатком этого охлаждающего устройства является то, что охлаждение выполняется дисперсной средой, поток хладагента идет снизу вверх, теплоемкость дисперсного потока ниже, чем сплошной жидкости, диэлектрическая постоянная цизкая, что увеличивает вероятность пробоя.

Цель изобретения - интенсификация теплообмена, особенно в верхней части тепловыделяющего элемента.

Поставленная цель достигается тем, что охлаждающее устройство, содержащее бак с рабочей жидкостью, размещенный над ним сепаратор, снабженный пароотводящей трубой с конденсатором и трубопроводом для жидкого хладагента, и по крайней мере одну опускную трубу, дополнительно содержит экран из теплоизоляционного материала, установленный между теплоизоляционной стенкой бака и тепловыделяющими элементами, например катушками трансформатора.

Наличие размещенного в баке экрана из теплоизоляционного материала позволяет в верхней части тепловыделяющих элементов увеличить разность температур между этими элементами, нагретыми до определенной температуры, и рабочим телом, например маслом, и за счет этого интенсифицировать теплоотдачу.

На чертеже представлена схема описываемого охлаждающего устройства.

Охлаждающее устройство содержит бак 1 с рабочей жидкостью, размещенный над ним сепаратор 2, снабженный пароотводящей трубой 3 с конденсатором 4 и трубопроводом для жидкого хладагента 5. Верхняя часть бака 1 соединена с нижней его частью посредством опускных труб 6, расположенных парэллельно относительно друг друга. Между тепловыделяющими элементами (например, катушками трансформатора) 7 и стенкой бака 1 установлен экран 8, опирающийся на дно бака концами 9, а по бокам имеющий распорки 10 из электроизоляционного материала. Рабочей средой (тепловоспринимающим элементом) служит масло, например, трансформаторное, а движущей средой-хладагент, например хладон. Для заправки хладоном системы служит за- правочный вентиль 11.

Устройство работает следующим образом.

Бак 1 заполняют рабочей жидкостью,

например маслом, открывают вентиль 11 и удаляют воздух из системы, затем через вентиль 11 заполняют систему хладагентом. При работе технического устройства, например трансформатора, в начальном режиме в

баке 1 и опускных трубах 6 по замкнутому контуру циркулирует масло. Когда температура масла в нижней части бака превысит температуру кипения хладона, поступающего в нижнюю часть бака, последний закипает, образуя паромасляную смесь, и отнимает тепло от рабочей среды (масла). Охлажденное масло через верх экрана, выполненного из теплоизоляционного Матери- ала, -попадает в область между

тепловыделяющим элементом и экраном и опускается вниз. Поскольку разность температур между катушками (тепловыделяющими элементами) и маслом (рабочим телом) значительно выше, чем в системе, не имеющей экрана; процесс теплоотдачи значительно интенсифицируется. Кроме того, поскольку проходное сечение для масла в щели между катушками и экраном меньше, чем проходное сечение между экраном и

теплоизолирующей стенкой бака, то вследствие действия закона о неразрывности массы скорость течения хладагента у тепло- передающей стенки выше, чем скорость течения хладагента у теплопередающей

стенки выше, чем скорость подъема масла в периферийной зоне, увеличивается число Re и интенсифицируется теплопередача.

Паромасляная смесь поднимается в верхнюю часть бака, разделяется в сепараторе 2, пары хладагента по пароотводящей трубе 3 поступают в конденсатор 4, а масло - в опускные трубы б, где оно доохлаждает- ся и поступает в нижнюю часть бака 1, В это же время жидкий хладагент из конденсатора 4 по трубопроводу 5 поступает в нижнюю часть бака, Процесс повторяется.

В качестве примера конкретного выполнения рассчитан и изготовлен опытный образец охлаждающего устройства силового

трансформатора ТСМА 100/6. В баке с масло объемом 0,4 м3 расположен экран высотой 1 м, верхняя грань которого находится на уровне верхней катушки, зазор между катушкой и экраном 50 мм, опускные трубы имеют высоту вертикальной части 0,979.

Сепаратор имеет размеры 600x800 мм. В качестве конденсатора использованы две параллельно включенные трубки с петлевым оребрением диаметром 0,65 х м. длиной 0,5 м, высота ребра 12 х м, количество ребер 23040.

Предлагаемое охлаждающее устройство позволяет на 20% повысить нагрузку трансформатора.

Формула изобретения Охлаждающее устройство, содержащее бак для рабочей жидкости с теплоизолированными стенками, тепловыделяющими элементами и крышкой, размещенный над ним сепаратор, снабженный пароотводя0

5

щей трубой с конденсатором и трубопроводом для жидкого хладагента, отличающееся тем, что, с целью интенсификации теплообмена преимущественно в верхней части тепловыделяющего элемента, оно дополнительно снабжено экраном с распорками, выполненным из теплоизолированного материала, причем экран установлен между теплоизолированной стенкой бака и тепловыделяющими элементами с образованием зазора между верхней гранью экрана и крышкой бака, а расстояние от теплоизолированной стенки бака до экрана вдвое меньше, чем расстояние от экрана)0одо тепловыделяющего элемента.

Использование: в холодильной технике, в силовых масляных трансформаторах с естественной циркуляцией масла. Сущность изобретения: устройство снабжено экраном с распорками, выполненными из теплоизоляционного материала, причем экран установлен между теплоизолированной стенкой бака и тепловыделяющими элементами с образованием зазора между верхней гранью экрана и крышкой бака, а расстояние от теплоизолированной стенки бака до экрана вдвое меньше, чем расстояние от экрана до тепловыделяющего элемента 1 ил