油浸式变压器用片式散热器参数研究与优化

片式散热器对油浸式变压器的散热具有重要作用。为探究片式散热器结构参数对其散热性能的影响,以片高、焊道数量和焊道高度差为自变量,散热量和流动阻力为响应值,采用Box-Behnken设计(Box-Behnken design,BBD)方法设计多变量矩阵,利用STAR-CCM+对模型进行数值模拟并得到对应的响应结果;基于模型的散热量和流动阻力方差分析,获得二次回归模型,分析片高和焊道数量对散热量和流动阻力的交互影响;最终使用期望值法对片式散热器进行参数优化,确定最佳结构参数。结果表明:响应面预测值和模拟结果集中分布在回归线附近,误差在10%以内,满足工程设计要求;片高和焊道数量的增大均会导致散热量和流动阻力增大,但散热量和流动阻力对片高变化更敏感;片高为2483 mm、焊道数量为6、焊道高度差为60 mm时,片式散热器的散热性能最佳。

铲削式翅片散热器空气侧传热流动特性试验研究

为进一步提高变压器的散热性能,提出一种铲削式翅片散热器,针对新型换热器翅片侧的流动与换热特性不明晰的问题,搭建流动换热综合测试平台,研究不同管内流量下,翅片侧空气流量对散热器的换热量和翅片压降的影响规律。结果表明:铲削式翅片散热器的换热量和翅片侧压降均随着翅片侧空气流量的增大而增大,在一定的翅片侧流量范围内,换热量与流量近似成线性关系;随着管道侧空气流量增大,散热器的换热量增大,翅片侧压降则几乎不受影响。此外,基于Wilson热阻分离法获得翅片侧对流换热关联式,并采用最小二乘法拟合翅片侧阻力关联式,分别与之前数值仿真工作获得的换热阻力关联式进行对比,换热关联式平均误差为9.19%,阻力关联式平均误差为16.36%,试验拟合的关联式具有较好的可靠性,能为铲削式翅片散热器在户内变电站的应用提供参考与设计依据。

变压器用翅片式散热结构数值模拟研究

为了提高变压器片式散热器散热能力,本文将传统的片式散热结构和翅片相结合,构建翅片式散热片模型,利用有限元分析软件Fluent,分别对翅片式散热片和普通式散热片模型进行自然油循环下自冷和风冷散热数值模拟研究。在自然油循环自冷情况下,随油速增大,翅片式散热片换热量较普通式提高了约58%~62%。在自然油循环风冷情况下,随着风速增大,翅片式散热片换热量较普通式提高了28%~48%;随油速增大,翅片式散热片换热量较普通式提高了22%~33%。翅片式散热片散热性能有明显提高。研究结果为片式散热结构的优化设计提供了指导作用。