Các chế độ phát nóng

Chia sẻ: Thanh Liem | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

0
61
lượt xem
14
download

Các chế độ phát nóng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các chế độ phát nóng - Khái niệm chung - Qúa trình nhiệt thiết bị

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Các chế độ phát nóng

  1. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B Chương 3: CÁC CH ð PHÁT NÓNG III.1. Khái ni m chung III.1.1. Quá trình nhi t thi t b ñi n θ (nhi t ñ ) θoñ θ0 : nhi t ñ mơi trư ng. θoñ : nhi t ñ n ñ nh. θ0 t (th i gian) quá trình quá trình nhi t ñ xác l p τ = θ - θ0 : τ ñ chênh l ch to = tăng to + to t a mt θ = θoñ : to phát ra = to t a ra môi trư ng Nhi t ñ v t li u cách ñi n = Nhi t ñ cho phép (θcf) c a thi t b C p cách ñi n: C p cách ñi n Y A E B F H C Nhi t ñ cho phép (0C) 90 105 120 130 155 180 >180 III.1.2. Các ñ ng t n hao công su t trong các thi t b ñi n 1) Công su t t n hao trong các chi ti t d n d n ñi n: P = RI2 l q R =ρ v i ρ = ρ θ1 [1 + α (θ − θ1 )] q I l Trong ñó ρθ1 ñi n tr su t c a v t d n ñi n nhi t ñ θ1 o α [1/ C] h s nhi t ñi n tr . Thư ng cho s n ρθ1 θ1 = 00C nên ρ = ρ0(1+ αθ) Dòng ñi n xoay chi u ñi qua dây d n s gây ra hi u ng m t ngoài và hi u l ng g n: R N = kf R = kf ρ q V i kf = kbm kg >1: H s t n hao ph do: Hi u ng b m t (kbm >1): ph thu c vào kích thư c dây d n, ñi n tr su t c a v t li u và t n s c a dòng ñi n. Hi u ng g n (kg >1): ph thu c kích thư c dây d n, kho ng cách các dây d n, ñi n tr su t và t n s c a dòng ñi n. 2) Công su t t n hao trong các chi ti t d n t : P = Pt tr + pdòng xoáy 2 f  B  pt tr = p tr  B   f0  0  Chöông 3: Caùc cheá ñoä phaùt noùng 1
  2. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B 2 f B pñư ng xóay f B  = px    0 0 V i ptr , px [W/kg]: công su t t n hao do t tr và dòng xoáy trên m t ñơn v kh i lư ng t n s f0 và t c m B0. 3) Công su t t n hao trong v t li u cách ñi n: ði n trư ng bi n thiên trong v t li u cách ñi n sinh ra công su t t n hao ñi n môi: P = 2π t U2 fgδ P [w] công su t t n hao. f [Hz] t n s di n trư ng U [V] ñi n áp tgδ h s t n hao ñi n môi. thi t b ñi n h áp (U
  3. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B kT = 0: Công su t nhi t ch dùng ñ ñ t nóng v t th (không t a nhi t ra môi trư ng) p τ P.dt = C.dτ hay τ= t = od t khi τ = τoñ thì t = T C T V y h ng s th i gian phát nóng là th i gian c n thi t ñ nhi t ñ c a v t th ñ t ñ n nhi t ñ n ñ nh (khi không có s t a nhi t t v t th ra môi trư ng chung quanh) 2) Quá trình ngu i: τ Khi công su t nhi t P = 0: τoñ C.dτ + kT.S.τ.dt =0 v i ñi u ki n ban ñ u : t = 0, τ = τoñ nghi m τ = τoñ e-t/T pt ngu i III.2. S truy n nhi t c a v t th phát nóng ch ñ xác l p t III.2.1. S truy n nhi t Gi a các v t th có nhi t ñ khác nhau x y ra s truy n nhi t hay còn g i là s trao ñ i nhi t. Các d ng truy n nhi t cơ b n là d n nhi t, trao ñ i nhi t ñ i lưu và trao ñ i nhi t b c x . D n nhi t là quá trình trao ñ i nhi t gi a các ph n c a v t th hay gi a các v t th có nhi t ñ khác nhau khi chúng ti p xúc v i nhau. ð i lưu nhi t là quá trình trao ñ i nhi t nh s chuy n ñ ng c a ch t l ng ho c ch t khí gi a các vùng có nhi t khác nhau. B c x nhi t là quá trình trao ñ i nhi t dư i d ng các tia nhi t do v t th phát nóng b c x ra môi trư ng xung quanh: tia sáng, tia h ng ngo i. Trong th c t c ba d ng trao ñ i nhi t x y ra ñ ng th i và có nh hư ng l n nhau g i là s trao ñ i nhi t h n h p. Ta c n xét xem d ng trao ñ i nhi t nào là cơ b n, nh hư ng c a các d ng còn l i ñư c tính ñ n b ng cách d a vào các h s hi u ch nh. Vd b m t v t r n v i ch t khí: H s t a nhi t kT = h s t a nhi t ñ i lưu + h s t a nhi t b c x dQ ΦT = g i là nhi t thông, nghĩa là công su t truy n nhi t dt Φ Φ T0 = T m t ñ nhi t thông. S N u g i P là công su t t n hao trong v t th , xác l p nhi t có : ΦT = P (Pt a) Quá trình truy n nhi t này ñư c bi u di n b ng V t th phương trình truy n nhi t Fourrier: cách ñi n ∂θ V t th d 2 Q = −λ dSdt d n ñi n ∂x λ [W/m0C] là h s d n nhi t c a vách cách ñi n. dQ I x dS Chöông 3: Caùc cheá ñoä phaùt noùng 3
  4. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B Thư ng thì v t li u d n ñi n có h s d n nhi t r t l n sov i h s d n nhi t c a v t li u cách ñi n, nên ( ch ñ n ñ nh) nhi t ñ t i m i ñi m trên b m t S dQ c a vách cách ñi n là nhau: = const ds S ∂θ dQ ∂θ ∂θ Do ñó: dQ = −λ Sdt hay = −λ S hay Φ T = −λ S ∂x dt ∂x ∂x (phương trình truy n nhi t Fourrier) III.2.2. S truy n nhi t qua vách ph ng Vách ph ng có ti t di n S, b dày δ, h s d n nhi t λ [W/m0C] 1 2 ΦT x θ1 ΦT θ1 θ2 ∆θ RT θ θ1 θ2 θ2 x dθ dθ − Φ T Nhi t thông: Φ T = −λ S hay = dx dx λS Φ V i ñi u ki n ñ u : x = δ, θ = θ1, có nghi m: θ = T x + θ1 λS T i x = δ, θ = θ2 do ñó : δ ∆θ = θ1 - θ2 = Φ T =ΦTRT ñ nh lu t Ohm λS v i ∆θ = θ1 - θ2 ñ chênh nhi t. δ 0 RT = [ C/W] nhi t tr do dây d n nhi t qua vách cách ñi n. λS ð nh lu t Ohm trong truy n nhi t: ∆θ = ΦTRT 1 δ Nhi u vách ph ng n i ti p: RT = ∑ i [0C/W] S i λi B ng s tương quan gi a ñ i lư ng ñi n và ñ i lương nhi t: (Xem sách) III.2.3. S truy n nhi t qua vách tr Xét dây d n tròn, chi u dài l, bán kính dây d n R1, bán kính k c cách ñi n R2, h s d n nhi t c a l p cách ñi n λ (l >> R1,R2) A -A A dr R2 r θ1 A R1 l θ2 Chöông 3: Caùc cheá ñoä phaùt noùng 4
  5. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B dθ dθ Phương trình truy n nhi t Fourrier: Φ T = −λ S = −λ 2πrl dx dr Bi n ñ i bi u th c trên và l y tích phân 2 v c a: θ1 R Φ 2 dr 1 ΦT R 2 ∫ θ2 dθ =θ1 − θ 2 = ∆θ = T ∫ = 2πλl R1 r 2πλ l ln R1 hay ∆θ = θ1 − θ 2 = Φ T1 R T1 (ñ nh lu t Ohm) ΦT v i Φ T1 = [W/m] nhi t thông trên m t ñơn v chi u dài ng l 1 R R T1 = ln 2 [m0C/W] nhi t tr trên m t ñơn v chi u dài ng 2πλ R 1 Trư ng h p thành ng g m nhi u l p cách ñi n có h s d n nhi t λi thì: Ri +1 ln 1 Ri RT1 = 2π ∑ i λi [m0C/W] III.2.4. Quá trình t a nhi t t b m t v t th phát ra môi trư ng xung quanh T a nhi t b ng ñ i lưu và b c x nhi t: ΦT Phương trình cân b ng nhi t Newton ch ñ xác l p : ∆θ = τ = k TS V i ΦT nhi t thông trên b m t t a nhi t (b ng v i t n hao công su t trong v t d n ñi n n u b qua t n hao công su t trong vách ñi n) kT h s t a nhi t (do ñ i lưu và b c x ) ð nh lu t Ohm trong truy n nhi t: ∆θ = RTΦT λ v i RT = [m0C/W] ñi n tr ng v i s t a nhi t t b m t v t th ra môi k TS trư ng. III.3. Các ch ñ làm vi c c a thi t b ñi n III.3.1. Ch ñ làm vi c dài h n Phương trình phát nóng: τ = τoñ ( 1 – e-t/T) Dài h n, t.gian làm vi c ñ l n ñ τ = τoñ và t.gian nghĩ ñ dài ñ τ = 0. τ t =4T = τ od (1 − e −4 ) ≈ 0,982τ od ≈ τ od sai s tương ñ i nh hơn 2%. Vì v y trong th c t khi t ≥ 4T thì có th coi là thi t b ñi n làm vi c ch ñ dài h n và ñ chênh l ch n ñ nh c a nó ñư c xác ñ nh b ng phương trình cân P b ng nhi t Newton: τ od = k TS ð chênh l ch n ñ nh hay nhi t ñ n ñ nh c a thi t b ñi n ph i nh hơn ñ chênh nhi t ho c nhi t ñ cho phép c a (v t li u cách ñi n s d ng trong) thi t b ñi n. T i ưu hóa các v t li u trong thi t b ñi n, thư ng thi t k sao cho nhi t ñ n ñ nh c a thi t b ñi n ch ñ làm vi c dài h n ñ nh m c không nh hơn nhi u so v i nhi t cho phép c a nó. Chöông 3: Caùc cheá ñoä phaùt noùng 5
  6. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B τ III.3.2. Ch ñ làm vi c ng n h n τnh tlv chưa ñ l n (tlv < 4T): τ < τoñ 2 τdh=τoñ tng ñ dài (tng >4T): τ =0 τ1 1 t lv t ðư ng cong 1: Idh ng v i công su t 0 t n hao dài h n Pdh τ = τdh( 1 – e-t/T) = τoñ( 1 – e-t/T) ðư ng cong 2: Inh ng v i công su t t n hao ng n h n Pnh τ = τnh ( 1 – e-t/T) N u thi t b ñi n làm vi c v i Idh thì khi t = tlv, τ = τ1 < τoñ (làm vi c non t i). Thi t b ñi n t i ưu, tăng dòng ñi n làm vi c t i Inh sao cho: khi t = tlv thì: τ = τ nh (1 − e − t / T ) = τoñ = τcf lv P τ nh Pnh I 2 Khi n ñ nh τ od = nên = = nh 2 k TS τ dh Pdh I dh I nh 1 H s quá t i dòng ñi n cho phép: KI = = I dh 1 − e − t lv / T I nh T Khi tlv 0 L p ñi l p l i v i t n s không ñ i tck, khi s chu kỳ ñ l n: τ dao ñ ng gi a τmin và τmax ch ñ t a xác l p tlv tng t τ tck τnl 2 τdh τmax 1 τmin tlv tng t 0 tlv tng Chöông 3: Caùc cheá ñoä phaùt noùng 6
  7. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B ðư ng cong 1: Idh ng v i công su t t n hao dài h n Pdh τ = τdh( 1 – e-t/T) = τoñ( 1 – e-t/T) ðư ng cong 2: Inl ng v i công su t t n hao ng n h n l p l i Pnl ð t n d ng h t kh năng ch u nhi t c a thi t b thì c n tăng dòng ñi n làm vi c ñ n Inl sao cho: τmax = τdh = τoñ = τcf ch ñ t a xác l p: phương trình phát nóng khi t = tlv: τ max = τ min e − t / T + τ nl (1 − e − t / T ) lv lv − t ng / T phương trình ngu i khi t = tng: τ min = τ max e ⇒ ( ) τ nl 1 − e − t lv / T = τ max − τ min e − t lv / T = τ max − τ max e − t ng / T e − t lv / T τ nl τ 1 − e − t ck / T Pnl I dh 2 = nl = = = 2 τ dh τ max 1 − e − t lv / T Pdh I dh I nl 1 − e − t ck / T ⇒ H s quá t i dòng ñi n cho phép: KI = = I dh 1 − e − t lv / T I nl t ck Khi tck
  8. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B Tóm t t Khái ni m chung Quá trình nhi t thi t b ñi n τ = θ - θ0 : τ ñ chênh l ch to = tăng to + to t a mt θ = θoñ : to phát ra = to t a ra môi trư ng Các ñ ng t n hao công su t trong các thi t b ñi n Công su t t n hao trong các chi ti t d n d n ñi n: l P = RI2 v i R =ρ v i ρ = ρ θ1 [1 + α(θ − θ1 )] q Thư ng cho s n ρθ1 θ1 = 00C nên ρ = ρ0(1+ αθ) Dòng ñi n xoay chi u ñi qua dây d n s gây ra hi u ng m t ngoài và hi u l ng g n: R N = kf R = kf ρ q V i kt = kbm kg >1: H s t n hao ph do: Hi u ng b m t (kbm >1) và Hi u ng g n (kg >1) Công su t t n hao trong các chi ti t d n t : P = pt tr + pdòng xoáy 2 f  B  pt tr = p1r  B   f0  0  2 f B pñư ng xóay f B  = px    0 0 V i ptr , px [W/kg]: công su t t n hao do t tr và dòng xoáy trên m t ñơn v kh i lư ng t n s f0 và t c m B0. Công su t t n hao trong v t li u cách ñi n: ði n trư ng bi n thiên trong v t li u cách ñi n sinh ra công su t t n hao ñi n môi: P = 2π t U2 tgδ tgδ h s t n hao ñi n môi. thi t b ñi n h áp (U
  9. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B C T= [s] h ng s th i gian phát nóng k TS Xác l p: khi t → ∝ thì τ→ τoñ P Phương trình cân b ng nhi t Newton ch ñ xác l p: τoñ = k TS kT = 0: Công su t nhi t ch dùng ñ ñ t nóng v t th (không t a nhi t ra môi trư ng) p τ P.dt = C.dτ hay τ= t = od t khi τ = τoñ thì t = T C T Quá trình ngu i: Khi công su t nhi t P = 0: C.dτ + kT.S.τ.dt =0 v i ñi u ki n ban ñ u : t = 0, τ = τoñ nghi m τ = τoñ e-t/T S truy n nhi t c a v t th phát nóng ch ñ xác l p S truy n nhi t H s t a nhi t kT = h s t a nhi t ñ i lưu + h s t a nhi t b c x dQ ΦT = = Pt a g i là nhi t thông, nghĩa là công su t truy n nhi t dt Φ Φ T0 = T m t ñ nhi t thông. S ∂θ Phương trình truy n nhi t Fourrier: d 2 Q = −λ Sdt ∂x λ [W/m0C] là h s d n nhi t dQ nhi t ñ t i m i ñi m trên b m t S vô h n: = const ds S ∂θ dQ ∂θ ∂θ Do ñó: dQ = −λ Sdt hay = −λ S hay Φ T = −λ S ∂x dt ∂x ∂x (phương trình truy n nhi t Fourrier) S truy n nhi t qua vách ph ng dθ dθ − Φ T ΦT Nhi t thông: Φ T = −λ S hay = ⇒ θ= x + θ1 dx dx λS λS δ T i x = δ, θ = θ2 do ñó : ∆θ = θ1 - θ2 = Φ T =ΦTRT ñ nh lu t Ohm λS v i ∆θ = θ1 - θ2 ñ chênh nhi t. δ 0 RT = [ C/W] nhi t tr do dây d n nhi t qua vách cách ñi n. λS 1 δ Nhi u vách ph ng n i ti p có λi: RT = ∑ λi S i i [0C/W] B ng s tương quan gi a ñ i lư ng ñi n và ñ i lương nhi t: (Xem sách) S truy n nhi t qua vách tr dθ dθ Phương trình truy n nhi t Fourrier: Φ T = −λ S = −λ 2πrl dx dr θ2 R2 Φ T dr 1 ΦT R 2 ⇒ ∫ dθ =θ1 − θ 2 = ∆θ = 2πλl R∫ r = 2πλ l ln R 1 θ2 1 Chöông 3: Caùc cheá ñoä phaùt noùng 9
  10. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B hay ∆θ = θ1 − θ 2 = Φ T1 R T1 (ñ nh lu t Ohm) ΦT v i Φ T1 = [W/m] nhi t thông trên m t ñơn v chi u dài ng l 1 R 0 R T1 = ln 2 [m C/W] nhi t tr trên m t ñơn v chi u dài ng 2πλ R 1 R ln i +1 1 R Thành ng g m nhi u l p cách ñi n có λi thì: RT1 = ∑ λi 2π i i Các ch ñ làm vi c c a thi t b ñi n Ch ñ làm vi c dài h n Phương trình phát nóng: τ = τoñ ( 1 – e-t/T) Dài h n, t.gian làm vi c ñ l n ñ τ = τoñ và t.gian nghĩ ñ dài ñ τ = 0. τ t =4T = τ od (1 − e −4 ) ≈ 0,982τ od ≈ τ od sai s tương ñ i nh hơn 2%. P phương trình cân b ng nhi t Newton: τ od = k TS Ch ñ làm vi c ng n h n tlv chưa ñ l n (tlv < 4T): τ < τoñ tng ñ dài (tng >4T): τ =0 N u thi t b ñi n làm vi c v i Idh thì khi t = tlv, τ = τ1 < τoñ (làm vi c non t i). Thi t b ñi n t i ưu, tăng dòng ñi n làm vi c t i Inh sao cho: khi t = tlv thì: τ = τ nh (1 − e − t / T ) = τoñ = τcf lv P τ nh Pnh I 2 Khi n ñ nh τ od = nên = = nh 2 k TS τ dh Pdh I dh I nh 1 H s quá t i dòng ñi n cho phép: KI = = I dh 1 − e − t lv / T I nh T Khi tlv 0 L p ñi l p l i v i t n s không ñ i tck, khi s chu kỳ ñ l n: τ dao ñ ng gi a τmin và τmax: ch ñ t a xác l p ð t n d ng h t kh năng ch u nhi t c a thi t b thì c n tăng dòng ñi n làm vi c ñ n Inl sao cho: τmax = τdh = τoñ = τcf ch ñ t a xác l p: phương trình phát nóng khi t = tlv: τ max = τ min e − t / T + τ nl (1 − e − t / T ) lv lv −t / T phương trình ngu i khi t = tng: τ min = τ max e ng ⇒ ( ) τ nl 1 − e − t lv / T = τ max − τ min e −tlv / T = τ max − τ max e − t ng / T e − t lv / T Chöông 3: Caùc cheá ñoä phaùt noùng 10
  11. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông T©B τ nl τ 1 − e − t ck / T Pnl I dh 2 = nl = = = 2 τ dh τ max 1 − e − t lv / T Pdh I dh I nl 1 − e − t ck / T ⇒ H s quá t i dòng ñi n cho phép: KI = = I dh 1 − e − t lv / T I nl t ck Khi tck

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản