车载变压器散热器液体侧传热及流动特性的数值分析.docx

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车载变压器散热器液体侧传热及流动特性的
数值研究摘要
车载变压器的油温过高对于设备的老化绝缘问题,乃至电力机车的安全运行都有着相当重要的影响。这一点已成为制约高速客运专线发展的阻碍之一。国产电力机车取得了长足的进步的同时,作为冷却电力机车车载变压器和变流器的冷却器,无论结构上还是性能上都与实际的要求有一定差距。这也对车载变压器冷却器的研究设计提出了更高的要求。
板翅式换热器是一种结构紧凑、传热强度高的换热设备,有着广泛的适用性和很强的抗压能力,大量应用于车载变压器散热领域。车载变压器散热器的液体侧属于封闭的油路循环,采用最为高效的锯齿翅片,有利于强化散热降低油温,同时无须担心锯齿翅片杂质堵塞问题。
关于锯齿翅片的研究已有很多,大多针对气态的传热介质,在模型、算法上都差异较大。本文建立了三维的模型,以变压器油为传热介质,在雷诺数范围 500-5000 内, 研究锯齿翅片的传热及流动性能。计算结果与 Wietting 和 bhowmik 的关联式对比,验证了计算方法的可靠性。在此基础上,针对锯齿翅片的切开长度,齿高、齿宽、齿厚和错列值五个参数,研究了其对翅片传热及流动性能的影响,得到了传热因子 j 和摩擦因子 f 随雷诺数的变化关系。此外,探索性研究了错列方式及流通截面对翅片性能的影响。
通过比较不同参数下锯齿翅片传热及流动特性,分析各参数的影响方式及规律,为车载变压器散热器的设计提供支持。
关键词:车载变散热器,锯齿翅片,传热及流动特性,传热因子,摩擦因子
NUMERICAL RESEARCH ON LIQUID SIDE HEAT TRANSFER AND FLOW CHARACTERISTICS OF THE HEAT EXCHANGER USED ON TRACTION TRANSFORMER
ABSTRACT
Excessive oil temperature of traction transformer can seriously affect the insulation aging properties and the the safe operation of electric otives. It is one of the obstacles which restricted the development of high-speed passenger special railway. Domestic electric otive has made considerable progress .But meanwhile,the cooler of traction transfomers haven’t catch up with this big step. This means a higher request is put up for cooler design of taction transformers.
Plate-fin heat exchanger is pact and efficent heat exchange equipment,. With extensive applicability and high resistance to pressure, it is widely used in the tanction tansformer cooling field. The liquid side belongs to a closed oil circuit. So using offset-strip fin here is good to streng