潜没电泵的电动机散热计算与分析.pdf

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1、I伽通用祝税蒯造l(jl，1“川，『Ifm¨，。(J上海凯泉泵业(集团)有限公司(201804)冯明兴【摘要】潜没电泵的电动机在工作过程中产生较大的热能损耗，其必将导致电动机内部温度升高。研究了对不同散热方式的电动机进行分析与计算，结果表明：盘管形式的换热方式可有效进行电动机散热；列管形式的换热方式则效果不佳，不适合采用。【关键词】潜没电泵热能损耗电动机散热一、前言潜没电泵在工作过程中，电动机由于铁心损耗、铜线损耗、机械损耗、杂散损耗以及流体摩擦损耗等原因将产生较大的热能损耗，其必将导致电动机内部温度升高。如果电动机内部

2、温度升高大于绕组材料允许的最高工作温度时，绝缘材料将快速老化失效。因此，采用不同散热方式来控制电动机的温升对电动机设计是至关重要的。=、电动机模型描述电动机工作状态下的物理模型如图1所示。整个电钢套定子I，水7≤干Z1定子；正I￡、f，3l，l，c图1电动机工作状态下的物理模型92然嚣然：噼嬲动机可分为转子、定子、冷却水和钢套四部分，电动机外由工作介质(原油)包围。1．参数选取(1)几何参数其中，L。=0．35m，L2=1．8m，L3_0．35m，L4=0．03m，Rl=0．175m，R2=O．325m，尺3=0．355

3、m。(2)电动机性能参数电动机工作时，转子发热量约占总发热量的5％，定子发热量约占总发热量的95％。计算电动机发热量为总功率的5％平116％时电动机的温度分布。转子材料为铜铝合金，／1。=240；定子材料为硅钢片，^：=22．6；钢套材料为不锈钢，A，=22。(A表示不同材料的热导率)。2．物理模型(1)盘管形式的电动机物理模型盘管形式的电动机工作状态下的模型如图2所示。在电动机的端面安装两根盘管环绕于电动机外壳，电动机内部的冷却水由图2盘管形式的电动机散热模型盘管中流过与原油发生热交换。为简化计算，本研究中不考虑电动机

4、两端的湍面散热和转子发热，假定电动机发出的所有热量全都由盘管以及电动机外壳传送。(2)列管形式的电动机物理模型列管形式的电动机工作状态下的模型如图3所示。在电动机的端面安装8根列管环绕于电动机外壳，电动机内部的冷却水由列管中流过与原油发生热交换。为简化计算，本研究中不考虑电动机两端的端面散热和转子发热，假定电动机发出的所有热量都由电动机外壳的8根列管以及电动机外壳传送。脒川』水定r水UL1转r门一—』b1定J，m图3列管形式的电动机散热模型三、计算结果与分析对于不同的电动机发热量条件下，电动机内部温度场分布见表1～表4。

5、表1为电动机发热量为60kW时电动机内部温度场。表1电动机发热量为60kW时电动机内部温度场电动机发热量为60kW时，在电动机外壳安装散热翅片，使得电动机外壳换热面积增加1倍时，电动机内部温度场见表2。表2电动机发热量为60kW时(电动机外壳安装散热翅片)电动机内部温度场蕾管形式

6、674376列管形式l92124131麦3为电动机发热量Z,j50kW时电动机内部温度场。适用祝耱蒯道GMlI，1fI『【ItlfiⅢ川，，l表3电动机发热量为50kW时电动机内部温度场盘管形式}列管形式44——39电动机发热量为50kW时，在

7、电动机外壳安装散热翅片，使得电动机外壳换热面积增加l倍时，电动机内部温度场见表4。表4电动机发热量为50kWh,1(电动机外壳安装散热翅片)电动机内部温度场盘管形式列管形式由表中可以看出：对于采用盘管散热的电动机，发热量为60kW时，绕组温升大约在72。C，安装散热翅片时绕组温升56。C。对于采用列管散热的电动机，发热量为60kW时，绕组温升大约在154。C，安装散热翅片时绕组温升111℃。两种散热形式的散热效果相差显著，分析其主要原因在于：1)列管的管壁厚度为3mm，大于盘管壁厚，造成管壁热阻较大。2)列管内水的流速较

8、慢，造成对流换热系数远小于盘管内水的对流换热系数。3)列管外部原油的对流换热系数低于盘管外部原油的对流换热系数。4)列管的外壁面面积小于盘管的外壁面积。以上4种原因综合起来，列管形式的热阻大干盘管形式的热阻20多倍，相同条件下列管的换热量只有盘管换热量的5％以下。四、结语本研究针对不同散热形式的电动机进行计算与分析，并得出如下结论：1)对于采用盘管散热的电动机，当电动机发热量为60kW，绕组温升大约在72。C。电动机外壳表面安装散热翅片以增大1倍换热面积时，绕组温升大约在56℃．20159黼黑：ety用jx鼍CO麓Ill

9、93第9期Ⅵww．谢U=jlGM通用税柳糙l“；，¨“川f『f『L『『f』f，两种不同截面螺旋管压力损失的比较研究兰州交通大学环境与市政工程学院(甘肃730070)李跃汪雅红李河张小卫张周卫【摘要】通过数值模拟详细分析比较了圆形截面螺旋管和矩形截面螺旋管内不同截面的速度场、压强场分布以及这两种截面螺旋管内流体的压力损