電機發(fā)熱與冷卻計算用Δτ來表示。根據(jù)對物質(zhì)體發(fā)熱過程的分析，溫升隨時間的變化是呈指數(shù)曲線關(guān)系，如圖所示。起始階段：物體溫度與周圍介質(zhì)溫度相同，物體所產(chǎn)生的損耗熱全部用來提升物體溫度，因此，物體溫度上升很快

電機發(fā)熱與冷卻計算§8-1

溫升限度一、概述電機運行→產(chǎn)生損耗→變?yōu)闊崮堋姍C各部分溫度升高。溫升：電機部件的溫度與周圍介質(zhì)溫度之差，稱為該部件的溫升。Δτ∞Δτ0t

電機發(fā)熱與冷卻計算中間階段：由于物體溫度高于周圍介質(zhì)溫度，溫差加大，于是物體的熱量就散發(fā)到周圍介質(zhì)，散發(fā)量隨著溫差的加大而加大穩(wěn)定階段：當(dāng)物體內(nèi)部產(chǎn)生的熱量與散發(fā)到周圍介質(zhì)中支的熱量相等時，物體本身的溫度不再增加。溫升對電機部件的影響，首當(dāng)其沖的是繞組的絕緣材料。如何降低溫升？1、提高效率，減少損耗2、增強電機的散熱能力，如強迫風(fēng)冷。

電機發(fā)熱與冷卻計算二、我國采用的電機溫升限度溫升限度：指電機在額定負(fù)載運行下，各部件溫升的允許極限值

稱為溫升極限。對電機而言，其溫升極限基本上取決于絕緣材料所允許的最高溫度及冷卻介質(zhì)的溫度。不同絕緣等級的絕緣材料，其耐溫極限如下耐熱分級AEBFH極限溫度/℃105120130155180冷卻介質(zhì)溫度/℃4040404040溫升限度/℃607580100125表所示。

電機發(fā)熱與冷卻計算冷卻介質(zhì)溫度的確定冷卻介質(zhì)溫度即為大氣溫度，每個國家一般都采用大部分地區(qū)的大氣絕對最高溫度作為冷卻介質(zhì)的溫度，因此我國的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定+40℃作為冷卻介質(zhì)溫度。測量溫度的方法有溫度計法、電阻法、埋置檢溫計法三種方法不同的方法測出的平均溫度與最熱點溫度之間的差別不一樣。例如在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定A級絕緣的定子繞組，用溫度計法測得的溫升限度為50℃，它是由該級絕緣的最高溫度105℃減去40℃得65℃，再減掉平均溫度與最高溫度的差別15℃后得到。

電機發(fā)熱與冷卻計算§8-2電機的冷卻方式一、概述1、風(fēng)扇強迫空氣流動的冷卻方式2、氫氣為冷卻介質(zhì)的冷卻方式3、內(nèi)冷，即不通過絕緣材料，使導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量直接傳給冷卻介質(zhì)a)以氫作為冷卻介質(zhì)；b)以水作為冷卻介質(zhì)。

電機發(fā)熱與冷卻計算目前在電機制造業(yè)中大量采用的仍是以空氣為冷卻介質(zhì)的空氣冷卻系統(tǒng)。二、空氣冷卻系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低；其缺點是：空氣冷卻效果差，

在高速電機中引起的摩擦損耗大。其結(jié)構(gòu)類型特點有以下四個方面：(一)開路冷卻或閉路冷卻開路式：外部空氣→進(jìn)入電機→回到周圍環(huán)境中去閉路式：電機內(nèi)部空氣→在電機內(nèi)部循環(huán)→冷卻介質(zhì)產(chǎn)生的熱量→經(jīng)過結(jié)構(gòu)件如機殼→傳遞給第二介質(zhì)。(二)徑向、軸向和混合式通風(fēng)系統(tǒng)按電機內(nèi)部冷卻空氣的流動方向，分為徑向、軸向與混合三種

電機發(fā)熱與冷卻計算徑向通風(fēng)系統(tǒng)便于利用轉(zhuǎn)子上能夠產(chǎn)生風(fēng)壓的部件，如風(fēng)道片、鑄鋁散熱片等的鼓風(fēng)作用，產(chǎn)生散熱效果而得到廣泛應(yīng)用。軸向通風(fēng)系統(tǒng)通過軸流式風(fēng)扇的作用，使空氣沿著軸向從一端流入進(jìn)入電機，另一端流出?；旌鲜酵L(fēng)系統(tǒng)兼有軸向與徑向兩種通道。(三)抽出式和鼓入式抽出式：冷空氣→先和電機的發(fā)熱部件接觸→變?yōu)闊峥諝庥娠L(fēng)扇送出；鼓入式：冷空氣由風(fēng)扇鼓入→再與電機發(fā)熱部件接觸→變?yōu)闊峥諝夤某觥?四)外冷與內(nèi)冷外冷即所謂表面冷卻方式；內(nèi)冷即從發(fā)熱件內(nèi)部直接冷卻的方式，如水輪發(fā)電機的勵磁繞組可采用空氣內(nèi)冷。內(nèi)冷效果雖好，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。8.2.2流體力學(xué)基本理論一、概述電機在運行過程中所產(chǎn)生的熱量全部依靠流體介質(zhì)(空氣、氫氣、水)

帶走。所需的冷卻介質(zhì)總的體積流量可由下式計算：qv

=

pha

a式中ph為冷卻介質(zhì)所帶走的損耗(熱量)ca

冷卻介質(zhì)的比熱容(J/m3

.C)

Ta

冷卻介質(zhì)通過電機后的溫升二、流體運動中常用名詞(一)流體流體是由相互間聯(lián)系比較松馳的分子組成，分子之間沒有像剛性物質(zhì)所具有的剛性聯(lián)系。這種物質(zhì)稱之為流體。為了研究方便，即假定流體是一種連續(xù)介質(zhì)，認(rèn)為流體的分子間沒有空隙，作了這樣假設(shè)才能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具。然而這種宏觀模型只能得到流體的平均力學(xué)特性。c

T

電機發(fā)熱與冷卻計算(二)流體的壓縮性根據(jù)流體在壓力的作用下其體積的改變程度不同，流體可分為可壓縮的和不可壓縮的兩種。因此水是不可壓縮的，空氣是可壓縮的。但是在實際應(yīng)用中由于空氣的流速不大，壓力變化也不大，使得體積的變化也不大，因此，把空氣當(dāng)作不可壓縮的流體來處理。(三)流體的粘滯性粘滯性表現(xiàn)為一種抗拒流體流動的內(nèi)部摩擦力或粘滯阻力。這種摩擦力的大小正比于流體層滑動時的速度梯度，公式為：dvdnT單位面積上的摩擦力dvdnn動力粘度系數(shù),取決于流體的性質(zhì)及溫度.速度梯度,即垂直于流動方向上流體流速的變化;T

=n

電機發(fā)熱與冷卻計算(四)理想流體和真實流體真實流體是可壓縮的，而且有粘滯性。理想流體即不考慮可壓縮性和粘滯性。研究時先從理想流體出發(fā)，得出運動規(guī)律，然后按真實情況加以修正。(五)層流及紊流流體在管道內(nèi)的運動狀態(tài)可分為層流和紊流兩種。層流運動時，流體平行于管道表面流動，各層平行運動，之間沒有流體交換。作紊流運動時，流體的質(zhì)點不再保持平行于管壁的運動，而是以平均流速向各個方向作無規(guī)則的擾動。層流

電機發(fā)熱與冷卻計算8.2.3流體運動計算一、實際流體在管道中運動時的損耗實際流體總是存在著粘滯性，流體運動時總會遇到各種阻力，

因此必然要引起能量的損耗。損耗分為兩類：一類是摩擦損耗，另一類是局部損耗。摩擦損耗：是由流體的粘滯性引起的，它把機械能轉(zhuǎn)化為熱能；局部損耗：是由于管道形狀發(fā)生突變，或流道轉(zhuǎn)彎等，引起流體質(zhì)點間的相互碰撞，產(chǎn)生渦流，導(dǎo)至額外的內(nèi)部摩擦損耗。在電機冷卻系統(tǒng)中，通風(fēng)道形狀復(fù)雜多變，顯然流體的能量損耗主要是局部損耗。

電機發(fā)熱與冷卻計算考慮到運動過程中的各種損耗，則柏努利方程應(yīng)寫為：p1

+pv

=p2

+pv

+p(壓力的減少量)以下討論損耗的計算方法。(一)摩擦損耗如果流體在截面不變的管道流動時，則流體在管道兩端的速度相等，即：v

=

v于是由上述方程可得:p1

p2

=

p因此p是流體從位置1運動到位置2時由摩擦產(chǎn)生的靜壓損耗.22121

2

電機發(fā)熱與冷卻計算對于圓形管道，Δp可以表示為動壓力的形式：

p

=p

=匕pv2

l

d

摩擦系數(shù),不是常數(shù),而是速度的函數(shù),還與流體狀態(tài)有關(guān)l管道長度d管道直徑在電機中，由于有旋轉(zhuǎn)部件，因此流體總是處在紊流狀態(tài)中，此時有：

=0.02~0.065對于管壁光滑的金屬管道取下限,對于粗糙管道取上限.當(dāng)管道為矩形時，可以按等效的圓形管道來計算：等效直徑d

=

式中匕=為摩擦損耗系數(shù);

電機發(fā)熱與冷卻計算(二)局部損耗(在電機冷卻系統(tǒng)中，流體能量的主要損耗)局部損耗也以動壓力的形式來表示：12

p

=

匕

2

pv匕為局部損耗系數(shù),在幾何形狀相似的管道中是一個常數(shù)并且由實驗證明p與v2

成正比,表現(xiàn)為流體靜壓力的減小.以下討論幾種局部損耗的計算方法：1、管道截面突然擴大A1

A2

此時匕=(1-)2

v1

v2匕值是對應(yīng)小截面處的流速v1

2、出口和入口出口是截面突然擴大，即A2

=

,

匕

=

1

表示Δp=1/2*ρv2

即流體帶走全部的動能，動壓頭為零。管道截面突然變?。壕植繐p耗系數(shù)可用下式計算：匕(1-

)匕值是對應(yīng)于小截面處的流速v2入口處的局部損耗系數(shù)隨入口的結(jié)構(gòu)情況而不同。共有三類，如書中表6-1所示。喇叭形入口的損耗最小。

電機發(fā)熱與冷卻計算A22A11vv

電機發(fā)熱與冷卻計算3、管道改變方向其損耗取決于管道形狀、彎曲角度及尺寸大小等因素有關(guān)。在電機中氣流方向的改變而引起的局部損耗，可用下式計算：2式中v管道中空氣的速度

a空氣動阻力系數(shù),根據(jù)轉(zhuǎn)角a的大小查曲線.

p

=

av

電機發(fā)熱與冷卻計算二、管道的流阻與風(fēng)阻流體通過管道時所產(chǎn)生的任何損耗均可表示為動壓力的形式：1

2

p

=匕

pv為了計算上的方便，將上式改寫為：

p

=匕pv2

=匕(Av)2

=

qv

2

=Zq

.v22A2匕p通常將流阻寫成：2A2

.

A2對于計算截面突然變大或變小的風(fēng)阻時，A應(yīng)取小截面處的面積，ζ則對應(yīng)于小截面處的流速的系數(shù)。式中Z

=管道的流阻;當(dāng)流體為氣體則為風(fēng)阻A管道的截面積qv

通過管道的體積流量匕p

==匕p2A22

.Z

電機發(fā)熱與冷卻計算三、風(fēng)阻的串聯(lián)與并聯(lián)在計算與研究通風(fēng)問題時，經(jīng)常用風(fēng)阻聯(lián)接圖來替代實際風(fēng)道，這種聯(lián)接圖稱為風(fēng)路圖。如圖所示。

qv

1

2

3

Z4為縮小風(fēng)阻，

5Z5為擴大風(fēng)阻。

流過上述風(fēng)阻的流量相同，Z3為轉(zhuǎn)彎風(fēng)阻，

4

Zd

q

=Z1q

+Z2

q

+Z3q

+Z4

q

+Z5

qZd

=Z1

+Z2

+Z3

+Z4

+Z5v2v2v2v2v2v2Z1為入口風(fēng)阻，

Z2為擴大阻，氣體通過整個管道所需的全部壓力(總損耗)等于各部分

壓力損耗的總和，即對于具有串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的管道及風(fēng)路圖如下：Z1

Z2

Z3

Z4

Z5nZd

=

Znqv1此時支路Ⅰ中的風(fēng)壓降為：p1

=(Z2

+Z3

)qv12

=Z

qv12支路Ⅱ的風(fēng)壓降為：

p2

=

(Z4

+

Z5

+

Z6

)qv22

=

Z

qv22由于支路Ⅰ與支路Ⅱ具有公共的入口與出口，因此二支路的壓降應(yīng)相等。即

p1

=p2

=p

=Zd

q

Zd

=

=

=

=

=

v22'1'qv15

電機發(fā)熱與冷卻計算qv12qv2

4Z4

Z5

Z6Z2

Z3Z7+Z836qvZ178

電機發(fā)熱與冷卻計算如果有n個風(fēng)阻并聯(lián)，則等值總風(fēng)阻為：Z

=

1

d

n

1(

)

于是上圖總風(fēng)阻為Z總

=Z1

+Zd

+Z7

+Z8四、流體通過管道所需的功率流體通過管道引起的總壓降為：p總

=

Z總q

總該壓降就必須的升壓裝置來維持，才能保證流體(氣體)能

夠連續(xù)不斷地通過風(fēng)阻Z，該升壓裝置采用風(fēng)扇。風(fēng)扇的作用在于將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的動能及位能，從而提高流體的壓頭，維持所需的流量。流體通過管道所消耗的功率為：pv

=

p總qv總

=

Z總q

總v3v2218.2.4風(fēng)

扇?一、概述風(fēng)扇的作用在于產(chǎn)生風(fēng)壓，以驅(qū)送所需的氣體源源不斷地通過電機。風(fēng)扇結(jié)構(gòu)有兩類：其一是離心式；其二是軸流式。

電機發(fā)熱與冷卻計算二、理想的離心風(fēng)扇所產(chǎn)生的壓力工作原理：當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)時，片間的空氣被離心力向著徑向方向甩出去，產(chǎn)生所需氣壓；又使得葉輪內(nèi)外徑處空氣相對真空，氣壓變低，于是新的氣體又不斷地葉輪內(nèi)徑的外部補充進(jìn)來。入口角出口角理想風(fēng)扇的假定：即風(fēng)扇在工作時沒有任何的損耗，流過葉

片的氣體與葉片的外形平行。設(shè)風(fēng)扇工作時產(chǎn)生的壓力為p，通過的流量為qv

，由于是理想風(fēng)

扇，外界對風(fēng)扇所做的機械功全部轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w所獲得的功率。即T

=

pqv式中葉輪旋轉(zhuǎn)的角速度;T作用在葉輪上的轉(zhuǎn)矩

電機發(fā)熱與冷卻計算

電機發(fā)熱與冷卻計算根據(jù)動量矩定理，在穩(wěn)定流動中，某一時間t內(nèi)流體動量矩

的變化，等于同一時間內(nèi)所加入的沖量矩。葉輪進(jìn)口處的動量矩為r1m1v1t

=Vpr1v1t葉輪出口處的動量矩為r2

m1v2t

=Vpr2v2t則r(Ft)=Tt

=Vp(r2

v2t

r1v1t

)T

=p(r2

v2t

r1v1t

)=qv

p(r2

v2t

r1v1t

)V時間t內(nèi)流過的氣體體積;p氣體的密度r1

r2

葉輪的內(nèi)外半徑v1t

v2t葉輪內(nèi)外半徑處的氣體速度的切向分量式中只要葉輪的轉(zhuǎn)速和尺寸已知，u1與u2就能確定；而v1t與v2t則需要利用速度三角形來確定。以下分析氣體的各速度分量。在葉輪的任意半徑r處，葉片的線速度已定即u=Ωr，因此在這一半徑處的氣體，具有該線速度分量；同時葉片間的氣體一定有一個徑向的速度分量wr

，其值為流量qv

除以葉輪在r處的相應(yīng)沿葉片的速度w與wr之間的關(guān)系為：

w

=

于是當(dāng)葉輪以給定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，葉片間氣體有兩個速度分量，其一是隨葉片一起旋轉(zhuǎn)的線速度u；其二是相對葉片的速度w。如圖所示。但是由前面的假定，即風(fēng)扇是理想的，所以葉片間的氣體只能沿著與葉片外形平行的方向流動。當(dāng)r處的葉片切線與圓外切線的夾角為β時，

則氣體p

==qv

p(r2

v2t

一r1v1t

)=p(u2

v2t

一u1v1t

)qv

qvu1

u2為葉輪內(nèi)外徑處的線速度

電機發(fā)熱與冷卻計算于是有式中圓柱形面積，即：wr

=

T

電機發(fā)熱與冷卻計算葉片間氣體的絕對速度v則為w與u的矢量和。

=+

u一w一v一

電機發(fā)熱與冷卻計算若在葉輪的內(nèi)徑與外徑處，葉片切線與圓周的切線的夾角各為β1與β2，則由入口與出口處的速度三角形可知：w

=u

+v

-2u1v1

cosa1

=u

+v

-2u1v1tw

=u

+v

-2u2v2

cosa2

=u

+v

-2u2v2t22222222221212121212v1t

=u1

-w1

cos

1v2t

=u2

-w2

cos

2入口角出口角根據(jù)三角形的

余弦定理，得：將上式代入p

=p(v2tu2

一v1tu1

)式中得p

=p(u

一u)+p(w

一w)+p(v

一v)上式第一項是葉片間氣體柱在旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用而產(chǎn)生的靜壓力；第二項是氣體在出口處比在入口處的相對速度減少而轉(zhuǎn)化的靜壓力；第三項為氣體獲得的動壓力?？蛰d運行時，指葉輪外徑的出風(fēng)口全部封閉，則有qv=0，w=0，v=u

，

故空載時所產(chǎn)生的壓力為：p0

=p(u

一u)+p(u

一u)=p(u

一u)因此，空載運行時，風(fēng)扇所產(chǎn)生的壓力只與葉輪的內(nèi)、外徑相關(guān)而與葉的形狀無關(guān)。122212221222122222121222

電機發(fā)熱與冷卻計算u1v1t

=2(u

+v

一w1

)1

21212u2

v2t

=

2(u

+v

一w2

)2222將上式改寫成：1

2

q

1

1

2r1b1

tan1將v1t

v2t代入p

=p(v2tu2

-v1tu1

),并考慮在一般情況下b1

=b2

=b,以及u2

=r2

,u1

=r1

得pL

=

p(u

-

u

)

-

p

(

-

)qv1222三、理想離心式風(fēng)扇的外特性當(dāng)風(fēng)扇負(fù)載運行時，就有qv≠0，那么風(fēng)扇所產(chǎn)生的壓力pL與

流量qv

間的關(guān)系稱之為風(fēng)扇的外特性。q

q

2

A

2r2b2

q

2

2

2r2b2

tan

2由圖可得速度v2

的切向分量為v2t

=

u2

-

又由于v

r

=v

=v

代入上式得同理可得v

t

=u

-

vv

t

=u

-

v其中p空氣密度u2

=r2

葉輪外圓線速度u1

=r1葉輪內(nèi)圓

線速度b葉片寬度

1入口角

2

出口角壓力pL

與流量qv之間的關(guān)系(即外特性)如下pL

=

p(u

u

)

p

(

)qv1222入口角出口角從上式可以分析入口角β1與出口角β2

的變化對風(fēng)扇特性的影響。按β1，β2之間的關(guān)系離心式分扇可分為三類：(一)β2=β1

，外特性是一條平行于橫軸的直線，即壓力與流量無關(guān)。例如β2=β1=90o，稱為徑向式葉片，優(yōu)點是可以逆轉(zhuǎn)，但效率低。(二)β2>β1

，β2>90o，稱為前傾式葉片，其外特性向上傾斜，主要用于低速單方向旋轉(zhuǎn)的電機，效率較高。β2>β1β1=β2β2<β1(三)β2<β1

，β2<90o，稱為后傾式葉片，其外特性是向下傾斜，用于高速單方向旋轉(zhuǎn)的電機，效率介于上二者之間。

電機發(fā)熱與冷卻計算pLu

)12p(u22qv0一

電機發(fā)熱與冷卻計算一般而言，入口角β1<90o，這樣取值可以減少氣體進(jìn)入風(fēng)扇時的損耗。風(fēng)扇葉片的傾角對靜壓力與動壓力的分配也有影響，在電機的冷卻系統(tǒng)中動壓力往往要先轉(zhuǎn)化為靜壓力才能充分利用，但轉(zhuǎn)化總是要損失一些壓力。因此希望風(fēng)扇產(chǎn)生的全壓力中的靜壓力占的比例要大些。而前傾式風(fēng)扇產(chǎn)生的靜壓力較少，因此很少在電機中采用。四、實際離心式風(fēng)扇的外特性和功率實際離心式風(fēng)扇具有下列一些損耗：(1)沖擊損耗氣體進(jìn)入葉片時，因沖擊損耗而失去一部分壓力。(2)摩擦損耗與局部損耗氣體在葉片間流動，由于摩擦損耗與局部損耗而失去一部分壓力。這部分損耗與流量qv

的平方成正比。

電機發(fā)熱與冷卻計算(3)壓力損耗由于實際葉片數(shù)不是很多，因此片間氣體不可能與葉片作平行流動，使氣體在入口與出口處的速度與理想風(fēng)扇不一樣，所以實際壓力總是小于計算值。實際風(fēng)扇存在著上述三種壓力損耗，使外特性不是直線而是曲線，為了確定離心式風(fēng)扇的實際外特性，主要應(yīng)確定空載運行點和短路運行點。對前傾葉片對后傾葉片

對徑向葉片n0

=0.75n0

=0.5n0

=0.6靜壓力p0

=n0

p(u

u

)n0為風(fēng)扇空載運行時的氣體動效率1222空載運行點(即流量qv=0)：

電機發(fā)熱與冷卻計算短路運行點(p=0)：根據(jù)經(jīng)驗，短路時，不同葉片的離心式風(fēng)扇的qvm與葉輪外徑處通過的氣體的圓柱形表面積A2具有以下數(shù)值關(guān)系：對前傾式葉片,當(dāng)1

252

155時,

qvm

0.5u2

A2對后傾式葉片,當(dāng)1

=2

25時,qvm

0.35u2

A2對徑向式葉片,當(dāng)1

=2

=90時,qvm

0.42u2

A2式中A2

=K

D2b

其中b葉片寬度,D2

葉輪外徑K

=0.92為折扣系數(shù)對于徑向式的離心風(fēng)扇，外特性曲線用標(biāo)么值表示時，用下當(dāng)已知風(fēng)扇外特性和通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)阻特性。那么兩條曲線的交點就是風(fēng)扇的工作點。如圖所示。風(fēng)扇的額定工作點最好定在最大流量的一半處，即qv=qvm/2。因為該位置的工作效率最高。列簡化形式表達(dá)：p0

qvm

p

q

=1(

v

)2要點主要是確定其內(nèi)徑D1

、外徑D2

、葉片的寬度b和傾角β1

，β2在普通電機中多采用徑向式風(fēng)扇，以下介紹該風(fēng)扇設(shè)計要點。1、葉輪外徑D2

的確定，對于軸向通風(fēng)系統(tǒng)，外徑D2應(yīng)盡可能地

大，以產(chǎn)生較高的風(fēng)壓。pv

=

式中n風(fēng)扇的能量效率:

對于前傾式葉片n=0.3~0.4對于后傾式葉片n=0.25~

0.3對于徑向式葉片n=0.15~0.2五、離心式風(fēng)扇的計算要點L風(fēng)阻特性風(fēng)扇外特性

電機發(fā)熱與冷卻計算0qvm/2qvm

qv風(fēng)扇輸入功率：p2、根據(jù)已確定的D2

，確定線速度u2u2

=n為電機轉(zhuǎn)速u2

是風(fēng)扇線速度3、確定葉片寬度按最大效率條件，有qv

=葉輪外徑處的圓柱形表面積：A2

=

由此確定葉片寬度b

=

4、確定葉輪內(nèi)徑D1

q

1

p

q

p

=1=0.75即p0

=將最高效率運行條件即v

=代入徑向風(fēng)扇的外特性=1(v

)2

得qvm

2

p0

qvm0p5、確定β1=β2=90o6、確定葉片數(shù)N選擇時一般考慮葉片構(gòu)成的管道長度和寬度有適當(dāng)?shù)谋壤?，以減小損耗。在平均直徑處葉片之間的距離應(yīng)小于或等于葉片的高度，即葉片數(shù)N：P是風(fēng)扇的額定工作點的壓力，等于風(fēng)路的總壓降。根據(jù)徑向風(fēng)扇空載運行產(chǎn)生靜壓力的公式：p0

=n0

p(u

一u)=0.6p(u

一u)12221222N

>

冗(D1+

D2)

p0

0.6p因此D

=60u1冗n得u1

=D

一Du

一22211

電機發(fā)熱與冷卻計算8-3

傳熱及計算?一、概述由損耗產(chǎn)生的熱量，先由發(fā)熱體內(nèi)部傳導(dǎo)至表面，然后經(jīng)過對流和，輻射的作用散到周圍去。二、熱傳導(dǎo)定律傳導(dǎo)只發(fā)生在溫度有高低差別的溫度場中。將場中的相同溫度點聯(lián)接起來，便得到等溫線或面。如圖所示。并且，熱的傳導(dǎo)方向是和溫度空間變化率最大的方向一致，即與等溫線熱傳導(dǎo)定律：溫度場各點的熱流密度q與該點的溫度梯度成正比：q

=入grad9入為比例常數(shù),即熱導(dǎo)率的法線方向一致，如圖所示。熱流密度q：單位時間內(nèi)通過單位等溫面的熱量。該物理量的單位為：J/(m2

.s)熱流

等溫線法線等溫線低溫高溫如果熱流只有一個方向，即x方向的平面熱傳導(dǎo)，則上式可改寫為：d9dx由熱流密度的定義

:

q

=

(單位時間內(nèi)通過等溫面的總熱量,

即熱流量)A(與熱流方向垂直的等溫面的面積)因此，在平面熱傳導(dǎo)中，溫度分布是一直線。如圖所示。當(dāng)x

=6時,9=92

,則有92

=91

6入A

d9所以熱流=入Adx如果A是常數(shù)，解上式微分方程得：

x

=入A9+CC為積分常數(shù),設(shè)當(dāng)x

=0時,9=91

,則有C

=入A91將C回代到解式中得

:0

6平面熱傳導(dǎo)9=91

x

入A991

q

=入

x299溫差1

2

R

A為了計算溫升方便，將“場”的問題轉(zhuǎn)變?yōu)椤奥贰钡膯栴}。引入電路的概念即將溫差Δτ當(dāng)作電壓，熱流Φ當(dāng)作電流，熱阻Rλ

當(dāng)作電阻。于是在熱路中，合成熱阻的計算方法也與電路中求電阻的方法一樣。n串聯(lián)的合成熱阻為R

R

n1并聯(lián)的合成熱阻為R

三、熱對流和熱輻射

1

R

n(一)熱輻射根據(jù)輻射定律,每秒從每平方米發(fā)熱體表面輻射出去的熱量q(T4

T

4

)式中T發(fā)熱體表面的溫度,5.7108W/m2

.K純黑物體的斯忒藩玻耳茲曼常數(shù)T

周圍介質(zhì)的絕對溫度,因數(shù),其值與發(fā)熱體表面情況有關(guān),查表得到.式中R

稱之為熱阻

電機發(fā)熱與冷卻計算一般情況下，當(dāng)采用強制對流冷卻電機時，由輻射帶走的熱量微乎其微，

可忽略不計。但是在平靜的大氣中，由輻射散發(fā)的熱量約占總散熱量的40%(二)熱對