【正文】 指導(dǎo)的不準(zhǔn)確性。文中特別說明所賦符號(hào)意義僅限于說明處有效。y一笛卡爾坐標(biāo)，m。t一時(shí)間，s。u一速度，m/s。u一運(yùn)動(dòng)粘度，m/s。h一流體的比燴，J/kg。k)。k)。一動(dòng)力粘度，Pa第1章 緒論 課題研究的背景和意義能源是人類生產(chǎn)、生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源的利用推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高。隨著科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油在一次能源結(jié)構(gòu)中的比例不斷增加，并于20世紀(jì)60年代超過煤炭。隨著改革開放20余年的積累，GDP的持續(xù)增長，綜合國力得到增強(qiáng)。因此帶動(dòng)了冶金、水泥、鋁材高耗能工業(yè)超常發(fā)展。這些都導(dǎo)致電力供應(yīng)緊張局面進(jìn)一步加劇。我國離小康社會(huì)的電力目標(biāo)尚遠(yuǎn)，電力事業(yè)還需繼續(xù)發(fā)展圖。2006年全社會(huì)用電量增長率在12%左右，電力供應(yīng)能力將進(jìn)一步增強(qiáng)，發(fā)電裝機(jī)投產(chǎn)規(guī)模較大。隨著西北一華中電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)成功，全國除新疆、西藏和海南外，其他省區(qū)電網(wǎng)實(shí)際上已經(jīng)聯(lián)成一個(gè)全國性的大電網(wǎng)，電網(wǎng)聯(lián)系將更加緊密，互供、保障及相互支援的能力將進(jìn)一步增強(qiáng)。根據(jù)國家電網(wǎng)公司“十一五”電網(wǎng)規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)報(bào)告，“十一五”期間，國家電網(wǎng)公司將新增330kV及以上輸電線路6萬km、變電容量3億kV，投資9000億元左右。到2010年，跨區(qū)輸電能力將達(dá)到4000多萬kW、輸送電量1800多億kw/h。據(jù)專家分析，2020年全社會(huì)用電將達(dá)到39400億43200億kw/h，；20112020年年均凈增電量1400億1660億kw/h，年均需凈增裝機(jī)2600萬3200萬kW。變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，它對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸、靈活分配、安全使用具有重要意義。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市用電負(fù)荷劇增，并且城市的環(huán)境限制大，用地、用房緊張，配電變壓器的數(shù)量不可能很多，導(dǎo)致配電變壓器負(fù)載率持續(xù)增長，變壓器過載現(xiàn)象和故障率不斷上升，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全。目前電網(wǎng)上運(yùn)行的變壓器大部分仍為油浸式變壓器，而且其中80cy0以上是采用自然油循環(huán)的冷卻方式。因此改進(jìn)自然油循環(huán)冷卻變壓器的冷卻結(jié)構(gòu)、提高其冷卻效率，不論從節(jié)能降耗，還是延長變壓器的使用壽命、減少熱事故方面，都將帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。而將發(fā)熱少、操作多、體積小的電氣柜設(shè)在地面，從而達(dá)到減少占地、便于操作、美化環(huán)境的目的。并且地坑條件不利于高壓開關(guān)安全運(yùn)行，低壓柜位于地下不便讀數(shù)和操作等。 熱管簡介 基本簡介熱管技術(shù)是1963年由美國洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)國家實(shí)驗(yàn)室的喬治格羅佛(George Grover)發(fā)明的一種稱為“熱管”的傳熱元件,它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì),透過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外,其導(dǎo)熱能力超過任何已知金屬的導(dǎo)熱能力?，F(xiàn)在常見于CPU的散熱器上。從熱傳遞的三種方式來看（輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)），其中熱傳導(dǎo)最快。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。管壁有吸液芯，其由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成。這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開來。管的一端為蒸發(fā)段(加熱段)，另一端為冷凝段(冷卻段)，根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱段。如此循環(huán)不己，熱量由熱管的一端傳至另—端。 基本特性熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來實(shí)現(xiàn)傳熱的傳熱元件，具有以下基本特性：很高的導(dǎo)熱性熱管內(nèi)部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的導(dǎo)熱能力。當(dāng)然，高導(dǎo)熱性也是相對(duì)而言的，溫差總是存在的，不可能違反熱力學(xué)第二定律，并且熱管的傳熱能力受到各種因素的限制，存在著一些傳熱極限；熱管的軸向?qū)嵝院軓?qiáng)，徑向并無太大的改善(徑向熱管除外)。熱流密度可變性熱管可以獨(dú)立改變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量，這樣即可以改變熱流密度，解決一些其他方法難以解決的傳熱難題。此特點(diǎn)可用于宇宙飛船和人造衛(wèi)星在空間的溫度展平，也可用于先放熱后吸熱的化學(xué)反應(yīng)器及其他裝置。恒溫特性(可控?zé)峁?普通熱管的各部分熱阻基本上不隨加熱量的變化而變，因此當(dāng)加熱量變化時(shí)，熱管備部分的溫度亦隨之變化。環(huán)境的適應(yīng)性熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件而變化，熱管可做成電機(jī)的轉(zhuǎn)軸、燃?xì)廨啓C(jī)的葉片、鉆頭、手術(shù)刀等等，熱管也可做成分離式的，以適應(yīng)長距離或沖熱流體不能混合的情況下的換熱；熱管既可以用于地面(重力場)，也可用于空間(無重力場)。相容性在熱管的應(yīng)用中具有重要的意義。碳鋼－水熱管正是通過化學(xué)處理的方法，有效地解決了碳鋼與水的化學(xué)反應(yīng)問題，才使得碳鋼—水熱管這種高性能、長壽命、低成本的熱管得以在工業(yè)中大規(guī)模推廣使用。 fluent軟件介紹 軟件簡介CFD商業(yè)軟件FLUENT，是通用CFD軟件包，用來模擬從不可壓縮到高度可壓縮范圍內(nèi)的復(fù)雜流動(dòng)。靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和基于解的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)及成熟的物理模型，使FLUENT在轉(zhuǎn)換與湍流、傳熱與相變、化學(xué)反應(yīng)與燃燒、多相流、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng)/變形網(wǎng)格、噪聲、材料加工、燃料電池等方面有廣泛應(yīng)用。是流體力學(xué)研究不可或缺的工具。進(jìn)而可以預(yù)測流動(dòng)過程，發(fā)現(xiàn)一些新的流動(dòng)現(xiàn)象和機(jī)理。CFD可以看成是在流動(dòng)基本方程(質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒)的控制下，對(duì)流動(dòng)的數(shù)值模擬。 Fluent的計(jì)算步驟計(jì)算步驟包括以下凡個(gè)方面的內(nèi)容:(1)讀入模型(2)模型定義。(3)定義材料的屬性。(5)定義邊界條件。(7)查看結(jié)果得出結(jié)論。該實(shí)驗(yàn)以測定熱管式變壓器的油平均溫升為主，同時(shí)測量重力熱管實(shí)際運(yùn)行的功率以及其壁面和翅片上的溫度分布情況改善設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化其傳熱性能做出了主要的探索。目前美國、加拿大、歐洲、及日本等國家和地區(qū)都在進(jìn)行將熱管技術(shù)應(yīng)用到變壓器中的研究。圖11 固體絕緣變壓器該變壓器制造時(shí)將帶有毛細(xì)管的熱管分兩排垂直插進(jìn)變壓器中，然后將環(huán)氧樹脂注入變壓器殼體內(nèi)，使之融為一體。他們對(duì)該變壓器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明熱管可以排出由變壓器繞組和鐵心產(chǎn)生的大部分熱量。經(jīng)比較，另一臺(tái)沒有熱管的同類變壓器，其出力將限制在100kVA，且過負(fù)荷能力還要受到限制。采用熱管就能克服上述限制，降低最熱點(diǎn)溫度，增加出力，并提高過負(fù)荷能力。在箱體壁上開了上下兩個(gè)長方形油循環(huán)孔，使箱體空間與小油箱空間相通。實(shí)驗(yàn)表明大大降低了油的溫升，并且可以延緩內(nèi)部線圈絕緣材料的老化，延長變壓器的壽命。圖12 油浸變壓器應(yīng)用熱管圖 本課題主要研究內(nèi)容主要內(nèi)容：了解熱管在油浸式變壓器中的排熱機(jī)理，學(xué)習(xí)fluent軟件包的操作方法。第2章 熱管式變壓器油溫升實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本課題針對(duì)一臺(tái)尺寸為外955375885的10kV電壓等級(jí)的變壓器進(jìn)行分析，在室溫為20℃情況下，器身平均溫度達(dá)85℃時(shí)。將變壓器蓋上開個(gè)孔，將重力熱管