книги из ГПНТБ / Борисенко А.И. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах

Рис. 9-8. Распределение температур в обмотке и сердечнике статора.

= 255 вт/(м2-°С). Далее по (9-32)—(9-34) определяем предваритель­ но значения температуры меди в лобовых и пазовых частях обмот­ ки, а затем, дополняя исходные данные для шихтованного пакета значениями температуры в пазовой части Гг, проводим тепловой расчет сердечника статора. В результате теплового расчета, который сводится к тепловому расчету шихтованных пакетов в нескольких зонах, получаем температурное поле в сердечнике статора (рис. 9-8). После этого с целью проведения уточненного теплового расчета обмотки разбиваем сердечник статора на 10 участков по длине и в начале каждого участка определяем среднюю температуру стали зубцов:

420

В ’соответствии с (9-Э6) определяем на каждом участке изме­ нение температуры меди в верхнем и нижнем стержнях. Темпера­ туру меди в лобовой части со стороны выхода охлаждающего газа определяем по (9-32), подставив уточненные значения Тъ%з, полу­ ченные по (9-37) для верхнего я нижнего стержней.

Полученное распределение температуры в обмотке и сердечнике статора показано на рис. 9-8.

9-3. Статор с аксиальной системой охлаждения сердечника и непосредственным охлаждением обмотки

В о т л и ч и е о т т е п л о в о г о р а с ч е т а с т а т о р а с р а д и а л ь ­

н ы м о х л а ж д е н и е м п р и а к с и а л ь н о м о х л а ж д е н и и с т а т о р а

( р и с . 1 - 5 ) е г о с е р д е ч н и к д о л ж е н р а с с м а т р и в а т ь с я к а к

о д н о ід е л о е т е л о . П р и э т о м н а г р е в с е р д е ч н и к а д о л ж е н

р а с с м а т р и в а т ь с я с о в м е с т н о с н а г р е в о м о іб м о т к и с т а т о р а

с н е п о с р е д с т в е н н ы м о х л а ж д е н и е м . В р е з у л ь т а т е п о л у ­

ч а е м с е м ь у р а в н е н и й т е п л о п р о в о д н о с т и д л я с е м и о с н о в ­ н ы х о б л а с т е й ( р и с . 9 - 9 ) . Э т и у р а в н е н и я и м е ю т в и д :

д л я с е р д е ч н и к а с т а т о р а ;

д л я с т е р ж н е й ( в е р х н е г о и н и ж н е г о , с п р а в а и с л е в а ) .

Г р а н и ч н ы е у с л о в и я з а п и с ы в а ю т с я в в и д е

1 [ § ь » -дшга1] а*

421

н а „ о б д у в а е м ы х “ г р а н и ц а х ;

ФІО

Медь М22

422

Р е ш е н и е и щ е м м е т о д о м э л е м е н т а р н ы х т е п л о в ы х б а ­

л а н с о в [ Л . 2 3 1 ] п р и с л е д у ю щ и х д о п у щ е н и я х .

1. Н а ч а л о к о о р д и н а т в ы б и р а е м т а к и м о б р а з о м , ч т о б ы

с т е н к и п а з а с о в п а д а л и с к о о р д и н а т н ы м и л и н и я м и . В с в я ­

2 . В е с ь с т а т о р р а з б и в а е м п о д л и н е н а п у ч а с т к о в , н а к о т о р ы х д2Тѵ/ дх 2, д 2ТНі/дх2, д 2Т^и,/дх2 п р и н и м а е м р а в н ы ­

м и н у л ю . В л и я н и е к а ж д о г о у ч а с т к а н а п о с л е д у ю щ и е ( п о

х о д у о х л а ж д а ю щ е г о г а з а ) о п р е д е л я е т с я т е п л о о т д а ч е й

в г а з , п о д с ч и т а н н о й п о т е м п е р а т у р н ы м г р а д и е н т а м в п е р ­ в о м с е ч е н и и д а н н о г о у ч а с т к а .

3 . Т е м п е р а т у р у м е д и в н а п р а в л е н и и о с е й z и у п о л а ­

г а е м - п о с т о я н н о й .

4 . Т е п л о о б м е н м е ж д у м е д ь ю и с т а л ь ю ч е р е з к о р п у с ­

н у ю и з о л я ц и ю с т е р ж н е й с в о д и т с я к з а д а ч е т е п л о о б м е н а ч е р е з п л о с к у ю с т е н к у .

5 . Х а р а к т е р р а с п р е д е л е н и я о с н о в н ы х и д о б а в о ч н ы х

п о т е р ь п о л а г а е м т а к и м ж е , к а к в ш и х т о в а н н о м п а к е т е .

В с и л у п е р и о д и ч е с к о г о п о в т о р е н и я к о н с т р у к ц и и п о

о к р у ж н о с т и - с т а т о р а р а с с м а т р и в а е т с я о д н о з у б ц о в о е д е ­ л е н и е . Н а о б л а с т ь , о т н о с я щ у ю с я к с е р д е ч н и к у с т а т о р а ,

н а к л а д ы в а е м п о л я р н у ю с е т к у ( р и с . 9 - 9 ) . Н а о б л а с т и ,

з а н я т ы е и з о л я ц и е й и м е д ь ю , н а к л а д ы в а е м п р я м о у г о л ь ­

н у ю с е т к у , д л я в с е х у з л о в с е т к и с о с т а в л я е м у р а в н е н и я

д л я т о ч к и н а г р а н и ц е о б л а с т е й с т а л ь — и з о л я ц и я — м е д ь .

423

газа по длине па­ зовой части турбо­

уровне клина, 16—

стержень. 26 — ниж­

Р е ш е н и е с и с т е м ы э т и х у р а в н е н и й , з а п и с а н н ы х д л я

в с е х у з л о в ы х т о ч е к , д а е т т е м п е р а т у р н о е п о л е в с е ч е н и и ,

г р а н и ц а х . Т е м п е р а т у р ы г а з а н а « о б д у в а е м ы х » г р а н и ц а х

ш и в а н и я г а з а , в ы х о д я щ е г о и з р о т о р а ) , Рі (х) — с у м м а

п о т е р ь , н е о т н о с я щ и х с я к с т а т о р у д о г -го с е ч е н и я в к л ю ­

ч и т е л ь н о , п е р е д а в а е м ы х г а з у , о х л а ж д а ю щ е м у с т а т о р

( п о т е р и т р е н и я в з а з о р е , п о т е р и в р о т о р е и т . л . ) .

424

Рхеш

Результаты решения были получены в виде численных значе­ ний температур в узловых точках. На рис. 9-9 показаны темпера­ турные поля в крайних сечениях статора (со стороны входа холод­ ного газа и со стороны выхода горячего газа) и на рис. 9-10— из­ менение температур газа, стали и меди по длине статора.

А н а л и з р е з у л ь т а т о в р е ш е н и я п о к а з ы в а е т , ч т о с е р д е ч ­ н и к с т а т о р а с а к с и а л ь н ы м о х л а ж д е н и е м н а г р е т о ч е н ь

н е р а в н о м е р н о и и м е е т б о л ь ш и е т е м п е р а т у р н ы е п е р е к о с ы к а к ів о с е в о м , т а к и .в р а д и а л ь н о м н а п р а в л е н и и . В н а и ­ б о л е е н а г р е т о м с е ч е н и и р а з н о с т ь т е м п е р а т у р в р а д и а л ь ­ н о м н а п р а в л е н и и м е ж д у н а и б о л е е г о р я ч е й и н а и б о л е е х о л о д н о й т о ч к а м и д о с т и г а е т 5 6 °С. Р а з н о с т ь м е ж д у м а ­ к с и м а л ь н ы м и т е м п е р а т у р а м и в к р а й н и х с е ч е н и я х с о с т а в ­ л я е т 4 4 ° С , п р и ч е м м а к с и м а л ь н а я т е м п е р а т у р а в о в с е х с е ч е н и я х н а б л ю д а е т с я в к о р о н к е з у б ц а . Р а з н о с т ь т е м ­ п е р а т у р м е ж д у н а и б о л е е г о р я ч е й и н а и б о л е е х о л о д н о й т о ч к а м и с т а т о р а с о с т а в л я е т 7 7 ° С . В с р е д н е й ч а с т и с т а ­

т о р а , в з у б ц о в о й з о н е , н а б л ю д а е т с я р е з к о е п о в ы ш е н и е

т е м п е р а т у р ы с т а л и ( и н е к о т о р о е п о в ы ш е н и е т е м п е р а т у ­ р ы м е д и ) , о б у с л о в л е н н о е в ы б р о с о м г о р я ч е г о г а з а и з р о т о р а .

И с х о д я и з п о л у ч е н н о г о р е ш е н и я , м о ж н о с д е л а т ь с л е ­ д у ю щ и е у п р о щ а ю щ и е д о п у щ е н и я в д о п о л н е н и е к п р и н я ­ т ы м р а н е е .

425

3 . Т е п л о о т д а ч у в щ е л я х м о ж н о о п и с а т ь у с л о в н ы м и

к о э ф ф и ц и е н т а м и т е п л о о б м е н а , к о т о р ы е д л я щ е л е й в з у б ­ ц е и с п и н к е с о о т в е т с т в е н н о о п р е д е л я ю т с я и з в ы р а ж е н и й :

2 “ і п і

ь= 1

И с п о л ь з у я п р и н я т ы е д о п у щ е н и я , с и с т е м у у р а в н е н и й т е п л о п р о в о д н о с т и в п о п е р е ч н о м с е ч е н и и с т а т о р а м о ж н о

427

н а у ч а с т к е з у б ц а , п р и л е г а ю щ е м к о б м о т к е ( r ' , < / ■ < / * , ) ,

d*Tax

4 2 3

О б щ е е р е ш е н и е у р а в н е н и я ( 9 - 4 7 ) з а п и ш е м в в и д е

у р а в н е н и й д л я о п р е д е л е н и я п о с т о я н н ы х и н т е г р и р о в а н и я

С и Cz, Cs, Си С іо, С 1и . . . , С 1п:

429