Исследование систем охлаждения энергетических машин с безмашинными энергоразделителями
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
491 3
Ultima descărcare din IBN:
2021-01-05 03:06
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.22 (6)
Construcția de mașini în general. Tehnică nucleară. Electrotehnică. Tehnologie mecanică (1292)
SM ISO690:2012
ЦЫНАЕВА, Анна; ЦЫНАЕВА, Екатерина. Исследование систем охлаждения энергетических машин с безмашинными энергоразделителями. In: Problemele Energeticii Regionale. 2018, nr. 1(36), pp. 26-35. ISSN 1857-0070.
10.5281/zenodo.1217247
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 1(36) / 2018 / ISSN 1857-0070

Исследование систем охлаждения энергетических машин с безмашинными энергоразделителями

Application of Ranque-Hilsh Vortex Tube and Leontiev Tube for Cooling System of Electrical Machines

Cercetarea sistemelor de răcire ale mașinilor electrice cu separatoare de energie fără mașini


DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1217247
CZU: 621.22
Pag. 26-35

Цынаева Анна, Цынаева Екатерина
 
Самарский государственный технический университет
 
Disponibil în IBN: 28 aprilie 2018


Rezumat

Работа посвященаисследованию и разработке систем охлаждения энергетических машин с безмашинными энергоразделителями методами физического (модельного) и численного эксперимента. Физическое моделирование использовалось для анализа работы системы охлаждения энергетических машин с безмашинными энергоразделителями Ранка-Хильша. В результате физического моделирования определены характеристики работы систем охлаждения энергетических машин с тепловымитрубами при наличии или отсутствии в системе энергоразделителей Ранка-Хильша. Выявлено, что применение трубы Ранка-Хильша позволяет снизить уровеньмаксимальных температур объекта (модели электрической машины) на 18…25 % по сравнению со схемой охлаждения с тепловой трубой. Кроме того, наличие вихрегового энергоразделителя Ранка-Хильша приводит к увеличению температурного напора в тепловой трубе системы охлаждения энергетических машин. Численное исследование осуществлено с помощью RANSподхода с использованием эмпирической модели турбулентности. Для получения численного решения применялось программное обеспечение Code_Saturneс открытым программным кодом. Обработка результатов моделирования проводилась на базе программного комплекса Salome. Выполнена верификация используемых математических моделей и программных средств. Верификация осуществлялась методом сравнения результатов численного исследования с экспериментальными данными. Экспериментальные данные были приняты по критериальным уравнениям. Выполненное численное моделирование показало, что применение сопла Лаваля интенсифицирует теплоотдачу до 22 процентов на расстоянии от 0 до 1,45 калибров от критического сечения по сравнению с цилиндрическим каналом. Но на расстоянии в 7 калибров интенсивность теплообмена становится до 24 процентов меньше, чем в цилиндрическом канале. В результате выполненного детального физического и численного исследования оценены возможности и пределы повышения эффективности работы систем охлаждения энергетических машин за счет использования безмашинных энергоразделителей. Проведенные исследования позволили разработать конструктивные схемы систем охлаждения энергетических машин с безмашинными дозвуковыми (вихревые трубы Ранка-Хильша) и сверхзвуковыми (труба Леонтьева) энергоразделителями.

The study was devoted to the development of efficient cooling systems for energy-converting machinery with static energy separators by means of numerical and experimental studies. An experimental study was used for comprehensive analysis of operation regimes of the cooling systems. The experiments were conducted on the test bench. An analysis of operation regime was carried out for two configurations: with and without Ranque-Hilsch energy separators. The study revealed 18-25 % decrease in maximum temperatures of energy-converting machinery when using Ranque-Hilsch separators along with basic heat pipes. Furthermore, Ranque-Hilsch energy separators provided higher temperature drop in the heat pipe. The numerical model was based on the equation of state and conservation equations for mass, energy, and momentum. The numerical study was carried out using the RANS approach with k-omega SST model of turbulence. Free open-source software platform Code_Saturne was used for simulation. The developed numerical model was verified by comparison of the obtained results with adopted experimental data. Additional verification was carried out by comparison with a criterion-oriented calculation of heat exchange. Obtained simulation results showed heat transfer intensification up to 22 % (at a distance of 0-1.45 calibers from the throat of the nozzle) compared to a cylindrical channel. At a distance over 7 calibers, heat transfer efficiency decreases and appears to be up to 24 % lower compared to a cylindrical channel. Based on results of experimental and numerical studies,a potential of increase of energy efficiency of cooling systems for energy-converting machinery when usingenergy separators has beenassessed.

Lucrarea este dedicată cercetării și dezvoltării sistemelor de răcire pentru mașinile electrice cu separatoare de energie fără mașini, utilizând metodele de experimentare fizică (model) și numerică.Modelarea fizică a fost utilizată pentru a analiza funcționarea sistemului de răcire al mașinilor electrice cu separatoare de energie Ranko-Hilsch.Ca urmare a modelării fizice, caracteristicile de performanță ale sistemelor de răcire ale mașinilor electrice cu tevi termice sunt determinate cu prezența sau absența separatoarelor de energie Rank-Hilsh în sistem.Se demonstrează că utilizarea țevii Rank-Hilsch permite reducerea nivelului maxim de temperatură al obiectului (model de mașină electrică) cu 18 ... 25% în comparație cu schema de răcire cu conducta de încălzire.În plus, prezența separatorului de energie vortex-Ranks Hilsh conduce la o creștere a gradientului de temperatură în conducta de încălzire a sistemului de răcire a mașinilor electrice.Studiul numeric a fost realizat folosind abordarea RANS folosind modelul empiric al turbulenței.Pentru a obține o soluție numerică, am folosit software-ul liber Code_Saturne cu cod sursă deschisă.Rezultatele simulării au fost prelucrate pe baza pachetului software SalomeVerificarea modelelor matematice afost efectuată prin compararea rezultatelor unui studiu numeric cu datele experimentale.Datele experimentale au fost selectate utilizând ecuațiile criteriale.Simularea numerică efectuată a arătat că utilizarea duzei Laval intensifică transferul de căldură la 22% la o distanță de la 0 la 1,45 calibre din secțiunea critică în comparație cu canalul cilindric. Dar, la o distanță de 7 calibre, rata de schimb de căldură devine cu 24% mai mică decât într-un canal cilindric.

Cuvinte-cheie
системы охлаждения, энергетические машины, безмашинный энергоразделитель, труба Ранка-Хильша, сверхзвуковая труба Леонтьева.,

теплообмен, турбулентность, моделирование