基于定子全浸式及绕组内冷式的蒸发冷却永磁直驱风力发电机优化设计研究

为了充分发挥蒸发冷却技术在风力发电领域中高效的散热性能以及免维护的自循环特性,本文基于发电机定子全浸泡以及绕组空心导线内冷的两种散热形式,对一系列不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了优化设计研究,并对不同冷却技术路线下的电机优化设计方案进行了对比和分析。本文首先分析了不同技术路线下不同蒸发冷却系统各自所具有的特点及优势;之后基于电磁场和传热学理论建立了发电机电磁参数及温度场的分析计算模型,并基于冷却系统的结构布局分析了不同技术路线下发电机定子的传热特性;最后基于发电机电磁场和温度场的耦合分析建立了风力发电机的优化设计模型,通过多目标遗传优化算法,对2MW、5MW和10MW三种不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了以材料和成本为目标的电机系统优化设计。优化结果及对比分析表明,针对兆瓦级直驱式风力发电机而言,采用空心导线内冷式技术更具有设计成本和冷却性能上的优势,本文中的优化方法和策略可以为蒸发冷却永磁直驱式风力发电机的优化设计提供理论依据和设计基础。

夏热冬暖地区小型工业建筑绿色化改造技术研究——以某绿色化改造示范工程为例

广东地区存在大量20世纪80年代建造的小型工业建筑,该类建筑面临着使用功能的转变。以东莞市某小型工业建筑绿色化改造示范工程为例,以建筑专业为主导,通过对室内空间布局,开窗形式的优化、建筑遮阳与立面风格统一、灰空间设置和屋面蒸发冷却隔热技术等绿色化措施的应用,使既有建筑“重获新生”,经过测试分析该项目节能效果显著,且经济效果明显。

基于正交试验的新型隔热砂浆掺量配比研究

以粉煤灰陶粒、玄武岩纤维、膨胀蛭石作为掺量制备了适应于矿井围岩隔热的水泥砂浆试件,通过正交试验来确定隔热砂浆中3种掺量的最优配比,并对最优配比下的隔热砂浆进行抗压强度和导热系数测定。实验结果显示:当粉煤灰陶粒掺量为96%,玄武岩纤维掺量为16%,膨胀蛭石掺量为16%时,此时试件性能最为优越。

新型浸润式蒸发冷却电机定子三维温度场的研究

浸润式蒸发冷却优越于其它冷却方式,为电机定子的运行提供了安全、可靠、高效的绝缘及传热的整体大环境,其对应的温度分布状况值得深入研究。文中以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象,根据制造企业的工艺允许条件,提出一种适合于浸润式蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构,对该结构中的气、液、固三相电绝缘体系的温度场分布等问题进行了系统的理论仿真计算与模型试验,基于仿真和试验两方面的结果,对这一结构给予了可行性分析,确定了其运行时的额定负荷,为以后同类型电机的设计提供理论依据。

屋面蒸发隔热及应用措施

根据屋面构造做法和材料的不同 ,本文对自由水表面被动蒸发屋面、多孔材料蓄水屋面以及吸湿被动蒸发屋面等 3类屋面被动蒸发隔热技术进行了分析探讨 ,论证了各类被动蒸发隔热屋面的隔热机理、隔热效果以及适用气候条件或地区。研究结果表明 :由于水的比热大且水分蒸发时能吸收大量的汽化潜热 ,各类被动蒸发屋顶都具有较好的保温隔热性能 ,工程实践中可根据当地的气候条件、资源环境状况以及经济发展水平进行合理选用。

蒸发冷却技术的发展、应用和展望

电气装备与电子设备的蒸发冷却技术是拥有我国自主知识产权的创新技术,该技术从原理研究、中试验证到产业化应用历时50余年,在电工领域应用取得了诸多丰硕成果。该文重点介绍了该技术在水力发电、大科学研究装置和电力电子器件领域应用的案例。鉴于其高效换热、可靠运行和低功耗的技术特点,展望了蒸发冷却技术未来在抽水蓄能、数据中心以及高压直流输电领域应用的广阔前景。

新型相变坡屋顶隔热结构传热分析

建立相变与普通坡屋顶结构的三维物理模型与数学模型,分析在夏季室外综合温度作用下的热工特性,得到从初始阶段过渡到稳定阶段时间内上、下表面的平均温度逐时分布曲线,以及稳定阶段下表面的平均温度及平均热流密度24h逐时分布曲线.结果表明:相变屋顶下表面平均温度及平均热流密度波动的幅值比普通坡屋顶分别降低92.2%和92.3%,添加相变材料可以提高坡屋顶结构的热惰性及隔热性能,加强坡屋顶对夏季室外气温波动的衰减能力,使坡屋顶下表面的平均温度及平均热流密度的逐时分布更加平缓,并维持在相对较低的水平,从而提高室内的热舒适度和降低空调恒温模式下的制冷能耗.

全浸式蒸发冷却开关电源热分析及实验

高效可靠的冷却技术是开关电源向高功率密度方向发展的迫切需求。为了实现开关电源的高效散热,克服传统冷却方式效率低、系统复杂、电源温升高等缺点,将全浸式蒸发冷却技术应用于开关电源冷却领域。以一款12V/2kW开关电源为例,阐述了全浸式蒸发冷却开关电源散热原理,对电源稳态、动态温升特性进行理论分析;通过有限元仿真及实验测试对强迫风冷及全浸式蒸发冷却开关电源温升特性进行对比研究。全浸式蒸发冷却开关电源不仅冷却结构简单,而且具有稳态温升低、温度分布均匀、无局部过热点和动态过程热应力小的优点。仿真及实验验证了理论分析的正确性,证实了全浸式蒸发冷却技术应用于开关电源冷却的可行性及技术优势。

1600kW多相整流异步发电机定子温度分布的研究

本文以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象,根据制造企业的工艺允许条件,提出一种适合于浸润式蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构,对该结构中的气、液、固三相绝缘体系的温度场分布等问题进行了系统的理论仿真计算与模型试验,基于仿真和试验两方面的结果,对这一结构给予了可行性分析,确定了其运行时的最高负荷,为以后同类型电机的设计提供理论依据。

屋面轻型种植土隔热模块蒸发特性实验研究

屋面隔热模块隔热效应取决于模块的被动蒸发冷却作用,影响模块蒸发的主要因素包括气象环境条件和土壤内部条件,研究模块在一定控制环境条件下及不同含湿量状态下的蒸发特性及其变化规律,可为其工程应用及隔热机理分析提供基本实验数据。

热反射金属屋面板材隔热性能测试方法的研究

本文通过模拟金属屋面板材的服役环境及热平衡分析,提出了一种热反射金属屋面板材隔热性能测试方法。该测试方法不仅能正确地反映金属冷屋面板的隔热性能,而且还弥补了利用太阳反射比与半球发射率两个参数表征其隔热性能存在的不足。

浮盖式蓄水屋顶隔热功效研究

描述蓄水屋顶的演变过程，推荐隔热效果最优化的浮盖式方案，提出蓄水屋顶动态衰减的新见解．分析影响衰减的主要因素。

沥青路面降温方法

车辙的出现和温度环境有很大关系。沥青路面通常为黑色,空隙率小而封闭,吸热迅速,放热缓慢,高温条件下沥青混合料劲度模量大幅下降,抗变形能力急剧降低,容易出现车辙病害。因此,沥青路面降温对预防车辙尤为重要。近年来,随着沥青路面降温逐渐得到重视,降温方法得到极大的丰富和发展。文章主要总结了热反射降温法和蒸发降温法的研究现状,分析了现有技术存在的缺陷和需要做出的改进。此外,还对添加相变材料、红外粉、光催化剂和设置隔热层、热管等方法进行了探讨。

膨胀珍珠岩蒸发层厚度对屋面蒸发隔热效果的影响分析

被动式蒸发屋面在一定的构造模式下,具有良好的隔热效果及环境效应,但目前所研究的被动蒸发屋面大多集中在蓄水屋面、植被屋面,对骨料厚度不同的蒸发屋面的研究较少。膨胀珍珠岩本身具有良好隔热效果,在屋面同一区域分别建立的6个厚度不同、构造相同的膨胀珍珠岩模块,通过对连续晴天时段数据的观测和分析,发现不同厚度的膨胀珍珠岩模块对温度在衰减度、延迟时间等方面有一定的差异。

遮阳网与绿化层的隔热效果测试分析

为了研究遮阳网和绿化层的隔热降温效果,对某小区住宅楼有、无绿化屋顶进行了连续测试。分析测试结果发现:仅绿化层作用下,平均温度和最高温度分别降低23.8%、36.9%;仅遮阳网作用下,平均温度和最高温度分别降低33.3%、38.7%;绿化层和遮阳网共同作用下,平均温度和最高温度分别降低35.6%、45.5%。对屋顶进行绿化和加设遮阳网都能有效地改善阳光直射屋顶而导致的屋顶过热现象,两者共同作用下的隔热效果更好,可进一步降低室内空调能耗,达到建筑节能的效果。

蒸发冷却技术在玻璃制造业应用

玻璃制造企业车间由于其生产工艺的特点,内热源集中、辐射散热量大且温度场分布复杂,加之车间内工作人员工作区域集中靠近散热源,仅依靠强制通风很难满足大部分工作区的降温和加湿要求。因此,提出利用蒸发冷却技术与工位送风相结合来控制工作区的温湿度,且举工程实例说明此技术在玻璃制造业应用的可行性及效果。

蒸发冷却环境下电机定子绝缘与传热的试验研究

蒸发冷却,在定子绝缘方面优越于其它冷却方式之处在于,它在冷却定子的同时自然形成一个气、液、固三相的绝缘体系,为电机定子的运行提供了安全、可靠、高效的绝缘、传热的整体大环境.本文以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象,对浸泡式蒸发冷却中的气、液、固三相绝缘体系的电场、热场分布等问题进行了系统的试验分析.根据制造企业的工艺允许条件,提供三种适合于蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构,基于试验结果,对这些结构给予了可行性分析,得出了有价值的试验研究结论.

西部机场登机桥新型空调通风方式

机场登机桥存在夏季过热、冬季热舒适不佳、传统机械制冷能耗高、空调系统及其配套电源初投资大等问题。基于西部高原严寒地区气候特征及登机桥特点,提出了夏季采用蒸发冷却(方案1)与屋面空气夹层(方案2)、冬季采用零辅助热源太阳房方式的方案。结合屋面空气夹层与零辅助热源太阳房方案,提出新型登机桥空调通风方式。结果表明,方案1降温15℃,方案2技术经济性最好;在满足基本热舒适要求前提下,新型空调通风方式初投资为常规空调的10%,运行费用为常规空调的50%。

高压变频器功率模块相变散热研究

高压变频器功率器件的散热问题是制约设备性能、影响功率密度的关键。针对传统空冷和水冷散热方案存在的不足,本文展开蒸发冷却相变散热技术在大功率高压变频器上的应用研究。首先根据变频器功率模块的结构参数特点和热损耗计算,设计了高集成化的蒸发冷却冷板散热方案,并通过数值仿真和实验进行了验证。研究分析表明,相变冷板散热方案相比强迫风冷方案散热能将功率模块高度集成化,大幅提高体积功率密度;相比传统水冷板方案,相变冷板均温度均匀性更好,无泵实现自循环便于运维,且流量均匀性更好,更利于功率器件的安全稳定运行,另外采用的冷却介质具有绝缘性、安全性更高。

间接空冷机组冷端系统节能改造方案

针对间接空冷机组夏季运行背压偏高、能耗较高等问题,借鉴近年来直接空冷系统技术改造经验,根据在不改变现有空冷系统冷却能力的前提下,设置尖峰冷却系统分流进入主机凝汽器的排汽,降低主机凝汽器热负荷,或者在冷端系统热负荷不变的前提下,增容改造,提高空冷系统冷却能力的技术思路,提出了5种技术改造方案。以某600 MW间接空冷机组为例,计算分析了采用蒸发冷却技术,将换热器和喷淋水冷却设备合二为一方案的改造效果。结果表明:相同负荷下随着环境气温降低,机组降背压效果逐步减弱;相同气温下随着机组负荷下降,降背压效果逐步减弱;将换热器和喷淋水冷却设备合二为一的方案,极大地节省了空间和系统配置,现场布置方便。