การคำนวณการระบายอากาศของแบงก์คาปาซิเตอร์: การสูญเสียความร้อน, การไหลของอากาศ และการเลือกพัดลม

การคำนวณการระบายอากาศของชุดแบงก์ตัวเก็บประจุเริ่มต้นจาก ข้อมูลการสูญเสียความร้อนที่บันทึกไว้เป็นหน่วยวัตต์, อุณหภูมิของอากาศที่ไหลเข้าสู่ตู้จริง และค่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอากาศภายในตู้ที่ยอมรับได้ ซึ่งกำหนดจากข้อกำหนดของอุปกรณ์ การประมาณปริมาณลมเบื้องต้นสำหรับระบบระบายอากาศแบบบังคับคือ V = 3600P/(ρcpΔT), โดย V มีหน่วยเป็น m³/h, ความร้อน P มีหน่วยเป็น W, ความหนาแน่นของอากาศ ρ มีหน่วยเป็น kg/m³, ความร้อนจำเพาะ cp มีหน่วยเป็น J/(kg·K) และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ΔT มีหน่วยเป็น K ผลลัพธ์นี้เป็นค่าประมาณจากสมดุลความร้อน ไม่ใช่พิกัดกำลังของพัดลมสำหรับการจัดซื้อ ทั้งนี้ยังต้องตรวจสอบตัวกรอง ตะแกรง ช่องทางไหลเวียนอากาศภายใน ระดับความสูงจากน้ำทะเล และจุดที่มีอุณหภูมิสูงเฉพาะบริเวณด้วย.

จัดทำรายการการสูญเสียความร้อน แทนการใช้ค่า kvar โดยประมาณ

จัดทำรายการตัวเก็บประจุ รีแอกเตอร์ปรับลดฮาร์มอนิก อุปกรณ์สวิตชิ่ง บัสบาร์ อุปกรณ์ป้องกัน ตัวควบคุม และอุปกรณ์เสริมทั้งหมดที่อยู่ภายในขอบเขตการประเมินความร้อน ขอข้อมูลการสูญเสียที่เกี่ยวข้องจากผู้จำหน่าย โดยใช้สภาวะการทำงานที่กำหนดไว้จริง เช่น จำนวนขั้นที่ทำงาน ภาระฮาร์มอนิก กระแสไฟฟ้า และสภาวะแวดล้อม ซึ่งล้วนส่งผลต่อปริมาณความร้อนที่ต้องระบายออกจากตู้.

กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟในหน่วย kvar ไม่ใช่การสูญเสียความร้อนในหน่วยวัตต์ แบงก์ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ไม่ได้หมายความว่าจะสูญเสียกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟตามพิกัดทั้งหมดเป็นความร้อนโดยอัตโนมัติ การกำหนดค่าตัวคูณวัตต์ต่อ kvar แบบคงที่ขึ้นเองสำหรับชุดอุปกรณ์ทุกประเภท อาจทำให้ประเมินการสูญเสียของรีแอกเตอร์ต่ำกว่าความเป็นจริง หรือแสดงค่าที่ไม่ถูกต้องสำหรับตัวเก็บประจุที่มีการออกแบบแตกต่างกัน หากไม่มีข้อมูลการสูญเสียของอุปกรณ์แต่ละชิ้น ให้ระบุช่องว่างของข้อมูลไว้ในการคำนวณและขอข้อมูลจากผู้จำหน่าย แทนการนำสมมติฐานเพื่อการจัดซื้อมาใช้เป็นข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์.

ให้พิจารณาความร้อนที่ได้รับจากภายนอกแยกต่างหาก ตู้ที่สัมผัสกับรังสีดวงอาทิตย์ อยู่ใกล้ตู้ที่มีอุณหภูมิสูง หรืออยู่ในพื้นที่กระบวนการผลิตที่มีความร้อน อาจจำเป็นต้องได้รับการประเมินความร้อนในขอบเขตที่กว้างขึ้น นอกจากนี้ การถ่ายเทความร้อนผ่านผนังตู้ก็อาจมีผลเช่นกัน การคำนวณอย่างง่ายด้านล่างตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าภาระความร้อนที่ระบุเป็นส่วนที่ต้องระบายออกด้วยระบบระบายอากาศเท่านั้น โดยไม่ได้รวมเครดิตการระบายความร้อนผ่านผนังตู้ที่ยังไม่มีการยืนยันไว้พร้อมกัน.

สำหรับข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับอุปกรณ์ โปรดดูที่ ภาพรวมของแบงก์ตัวเก็บประจุ. หน้านี้มุ่งเน้นการคำนวณความร้อนและการเลือกพัดลม มากกว่าการกำหนดขนาดกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟในหน่วย kvar.

กำหนดสภาวะอุณหภูมิอากาศขาเข้าที่แท้จริง

วัดหรือกำหนดอุณหภูมิอากาศ ณ ตำแหน่งช่องรับอากาศที่วางแผนไว้ รายงานสภาพอากาศภายนอกหรืออุณหภูมิบริเวณทางเข้าอาคารอาจไม่ใช่ตัวแทนของอุณหภูมิอากาศบริเวณใกล้ตู้สวิตช์บอร์ดที่มีความร้อนสูง ควรคำนึงถึงสภาวะอุณหภูมิตามฤดูกาลที่เป็นไปได้จริง รวมถึงความร้อนที่ระบายออกจากห้องด้วย การถ่ายเทความร้อนจากตู้ไปยังห้องที่มีอุณหภูมิสูงอยู่แล้ว ไม่ได้หมายความว่าความร้อนนั้นถูกกำจัดออกจากตัวอาคาร.

กำหนดอุณหภูมิอากาศภายในตู้ที่ยอมรับได้จากข้อกำหนดของอุปกรณ์ ลักษณะการติดตั้ง และสภาพแวดล้อมเฉพาะบริเวณของอุปกรณ์แต่ละชิ้น อุณหภูมิที่ผิวตัวเก็บประจุ อุณหภูมิขดลวดของรีแอกเตอร์ และอุณหภูมิอากาศโดยรวมที่ระบายออกจากตู้ เป็นค่าที่ใช้อธิบายสภาวะที่แตกต่างกัน เซนเซอร์ตรวจวัดอุณหภูมิเพียงตัวเดียวภายในตู้ไม่สามารถยืนยันได้ว่าอุปกรณ์ทุกชิ้นยังคงทำงานอยู่ภายในขีดจำกัดที่อนุญาต.

ผลต่างระหว่างอุณหภูมิอากาศขาเข้าตามการออกแบบกับอุณหภูมิอากาศภายในตู้ที่ยอมรับได้ จะเป็นค่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอากาศเบื้องต้น หากไม่มีส่วนต่างของอุณหภูมิที่เป็นบวก การเพิ่มการระบายอากาศเพียงอย่างเดียวก็ไม่สามารถทำให้อากาศขาเข้าเย็นลงได้ ควรพิจารณาสภาพอุณหภูมิภายในห้อง การจัดวางอุปกรณ์ ภาระความร้อน หรือวิธีการทำความเย็นที่เหมาะสมใหม่ แทนการนำค่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่เป็นลบไปใส่ในสูตร.

ใช้สมดุลความร้อนในสภาวะคงตัว

สำหรับความร้อนสัมผัสที่ถูกพัดพาออกไปด้วยอากาศ, P = ṁcpΔT, ซึ่ง ṁ คืออัตราการไหลของมวลในหน่วยกิโลกรัมต่อวินาที การไหลของปริมาตรคืออัตราการไหลของมวลหารด้วยความหนาแน่น การคูณลูกบาศก์เมตรต่อวินาทีด้วย 3600 จะแปลงผลลัพธ์เป็นลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง ความสัมพันธ์เหล่านี้สร้างสมการเปิดเมื่อคุณสมบัติอากาศและภาระความร้อนถูกแสดงในหน่วยที่กำหนด.

คำอธิบายของ NASA เกี่ยวกับอัตราการไหลของมวล อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นและปริมาตรอากาศที่เคลื่อนที่ บทนำเกี่ยวกับการพาความร้อนด้วยการนำความร้อนแบบพาความร้อนของ NPTEL แยกความแตกต่างระหว่างการถ่ายเทความร้อนผ่านของไหลที่เคลื่อนที่กับกลไกอื่น ๆ ร่วมกันพวกเขาให้พื้นฐานทางฟิสิกส์สำหรับการคำนวณ; ไม่มีแหล่งใดระบุขนาดพัดลม CNBYG หรืออนุมัติการวางผังตู้คาปาซิเตอร์.

สมการเบื้องต้นสมมุติสภาพคงที่ ภาระความร้อนที่กำหนด และอุณหภูมิเฉลี่ยที่มีประโยชน์ในแนวทางการไหลของอากาศ มันไม่ได้แก้ปัญหาเกี่ยวกับการวนซ้ำ การข้าม การไหลที่ไม่สม่ำเสมออย่างรุนแรง การทำงานในระยะชั่วคราว หรือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวของส่วนประกอบและอากาศโดยรอบ ข้อจำกัดเหล่านี้ต้องคงอยู่เมื่อผลลัพธ์ถูกส่งต่อให้กับนักออกแบบกล่องบรรจุภัณฑ์.

ตัวอย่างการทำงานพร้อมสมมุติฐานที่ประกาศไว้

สมมุติภาระความร้อน 600 วัตต์ที่กำหนดให้กับการระบายอากาศ ความหนาแน่นของอากาศ 1.2 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ความร้อนจำเพาะ 1000 จูล/(กิโลกรัม·เคลวิน) และอุณหภูมิอากาศที่อนุญาตให้เพิ่มขึ้น 10 เคลวิน นี่เป็นสมมุติฐานการคำนวณที่ปัดเศษ ไม่ใช่การสูญเสีย CNBYG ที่วัดได้หรือคุณสมบัติอากาศในไซต์ที่รับประกัน ภาระความร้อนต้องถูกแทนที่ด้วยค่าที่ตรวจสอบได้ของการประกอบจริง.

การคำนวณให้ V = 3600 × 600 /(1.2 × 1000 × 10) = 180 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง. ซึ่งหมายความว่าดุลยภาพความร้อนในอุดมคติจำเป็นต้องมีการไหลของอากาศจริงผ่านเส้นทางความร้อนที่ตั้งใจไว้ มันไม่ได้หมายความว่าพัดลมที่โฆษณาไว้ที่ 180 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมงในอากาศเสรีจะให้ปริมาณที่ต้องการหลังการติดตั้ง.

ถ้าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่มีอยู่ลดลงเหลือ 5 เคลวิน ในขณะที่สมมุติฐานอื่น ๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การประมาณการจะเพิ่มเป็น 360 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง. ความไวต่อความเปลี่ยนแปลงนี้แสดงให้เห็นว่าสภาพแวดล้อมภายนอกมีความสำคัญ มันยังแสดงให้เห็นว่าขอบเขตควรได้รับการสกัดอย่างซื่อสัตย์: การเลือกอุณหภูมิที่อนุญาตให้เพิ่มขึ้นอย่างไม่สมจริงเพียงทำให้พัดลมที่คำนวณดูเล็กลงเท่านั้น.

ตารางนี้เป็นเช็คลิสต์สำหรับการคำนวณและป้อนข้อมูล ค่าที่แสดงในภาพประกอบด้านบนไม่ควรคัดลอกไปยังสเปคของโครงการโดยไม่แทนที่ด้วยหลักฐานของโครงการเอง.

เลือกพัดลมที่จุดทำงานติดตั้ง

เส้นโค้งพัดลมเชื่อมความสัมพันธ์ระหว่างอากาศไหลและแรงดัน ระบบติดตั้งยังมีลักษณะความต้านทานด้วย การตัดกันของทั้งสองจะกำหนดปริมาณอากาศไหลโดยประมาณ แทนที่จะเป็นตัวเลขอากาศฟรีที่พิมพ์เด่นชัดในแคตตาล็อก รวมถึงทางเข้าออก ตัวกรอง ช่องระบายอากาศ และเส้นทางภายในเมื่อประเมินความต้านทาน.

ขอเส้นโค้งพัดลมของพัดลมที่เสนอในเงื่อนไขการจ่ายและการทำงานที่เกี่ยวข้อง และสำหรับฐานแรงดันลดที่ใช้สำหรับเส้นทางกล่องครอบคลุม กำหนดสมมุติฐานตัวกรองทั้งในสภาพสะอาดและสภาพใช้งาน การอนุญาตเปอร์เซ็นต์ที่ไม่ได้ระบุไว้สำหรับอากาศไหลไม่สามารถแทนที่การประเมินแรงดันลดได้ โดยเฉพาะเมื่อมีการกรองละเอียดหรือมีการจัดวางที่จำกัด.

ตรวจสอบความต้องการไฟฟ้าและสิ่งแวดล้อมของการประกอบด้วย ระบบจ่ายไฟพัดลม ลอจิกควบคุม สายเตือนภัย การป้องกัน ช่องทางเข้าถอดเปลี่ยน และวิธีการบำรุงรักษา ตัวเลือกการจัดวางต้องรักษาประสิทธิภาพของกล่องครอบให้ได้ การเจาะรูเพิ่มเติมเพื่อให้ตรงกับเป้าหมายความร้อนอาจส่งผลต่อความต้องการในการออกแบบอื่น และจึงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบระดับการประกอบ.

ทำให้อากาศไหลผ่านส่วนประกอบที่ต้องการ

เส้นทางอากาศไหลที่มีประโยชน์จะนำอากาศเข้าไปผ่านบริเวณที่สร้างความร้อนและนำออกโดยไม่ดูดกลับเข้าไปในทางเข้าโดยทันที พัดลมที่วางใกล้ช่องระบายอากาศสามารถเคลื่อนย้ายอากาศได้มากในขณะที่ข้ามผ่านช่องเก็บตัวเก็บประจุ ภายในและกลุ่มสายไฟสามารถปล่อยให้บริเวณรีแอกเตอร์หรือเทอร์มินัลไม่ถูกบริการอย่างเหมาะสม.

ปฏิบัติตามคำแนะนำการเว้นระยะและการติดตั้งของผู้ผลิตตัวเก็บประจุและรีแอกเตอร์ รูปภาพอ้างอิงผลิตภัณฑ์ในที่นี้แสดงส่วนประกอบที่ไม่ได้เชื่อมต่อและอุปกรณ์วางแผน ซึ่งไม่ใช่แบบประกอบที่ได้รับการอนุมัติ แถวของส่วนประกอบที่ดูเรียบร้อยไม่ได้สร้างการระบายความร้อนในท้องถิ่นเพียงพอหรือการแยกไฟฟ้าที่ปลอดภัย.

เมื่อรีแอกเตอร์ที่ลดความถี่สร้างความร้อนมาก ควรพิจารณาผลกระทบต่อส่วนประกอบที่อยู่ใกล้เคียงและเส้นทางโดยรวม คู่มือป้องกันอุณหภูมิของรีแอกเตอร์ อธิบายปัญหาการตรวจสอบที่เกี่ยวข้อง การป้องกันอุณหภูมิสามารถตรวจจับสภาวะผิดปกติบางอย่างได้ แต่ไม่ได้ทำให้การออกแบบการระบายความร้อนที่บกพร่องเป็นที่ยอมรับ.

พิจารณาระดับความสูง การปนเปื้อน และความชื้นเป็นข้อมูลเข้าแยกต่างหาก

ความหนาแน่นอากาศที่ต่ำกว่าทำให้มวลที่ขนส่งโดยปริมาณอากาศไหลเปลี่ยนแปลง ใช้เงื่อนไขของสถานที่ที่เหมาะสมและรับข้อมูลการลดประสิทธิภาพของส่วนประกอบหรือพัดลมจากผู้จัดจำหน่ายที่เกี่ยวข้อง ตัวเลขพัดลมระดับน้ำทะเลไม่ควรรับเป็นหลักฐานของประสิทธิภาพในสถานที่สูง ความสูงของกลุ่มตัวเก็บประจุ แนวทางระดับความสูงของกลุ่มตัวเก็บประจุ ครอบคลุมผลกระทบในการติดตั้งที่กว้างขึ้น.

การสะสมฝุ่นเปลี่ยนแปลงทั้งความต้านทานของตัวกรองและการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิว กำหนดกลยุทธ์การบำรุงรักษาตามการเปิดเผยและการตรวจสอบสภาพจริง แทนที่จะคิดค้นช่วงเวลาการเปลี่ยนทดแทนแบบสากล รวมถึงการเข้าถึงที่ปลอดภัยสำหรับการตรวจสอบและวิธีการระบุความล้มเหลวของระบบระบายความร้อนก่อนที่อุณหภูมิจะเป็นที่ยอมรับไม่ได้.

การระบายอากาศยังสามารถนำอากาศชื้นเข้าสู่กล่องครอบได้ ซึ่งไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาการควบแน่นโดยอัตโนมัติ โดยเฉพาะเมื่ออุปกรณ์เย็นหลังจากปิดเครื่อง คำถามด้านความร้อนและความชื้นต้องได้รับการตัดสินใจที่เข้ากันได้ การออกแบบที่ลดความร้อนในการทำงานอาจยังคงต้องมีมาตรการแยกต่างหากสำหรับการเก็บรักษาหรือช่วงเวลาที่ไม่ได้ใช้งาน.

ตรวจสอบความสมบูรณ์ของตู้คอนเทนเนอร์ภายใต้ภาระงานที่เป็นตัวแทน

ดำเนินการทดสอบพร้อมกล่องในสภาพการใช้งานปกติ รวมถึงประตู ฝาครอบ และตัวกรอง บันทึกอุณหภูมิทางเข้าออกและภายในที่เป็นตัวแทน สภาพการทำงานของระบบ การจ่ายไฟ และภาระไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง การทดสอบสั้น ๆ ที่เปิดประตูไม่สามารถรับรองการระบายความร้อนในสภาพปิดประตูได้.

ให้การประเมินครอบคลุมถึงการรักษาเสถียรภาพทางความร้อนและชุดเงื่อนไขการทำงานที่เลวร้ายที่สุดซึ่งมีความเป็นไปได้จริง เปรียบเทียบสภาวะเฉพาะจุดของส่วนประกอบกับข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง ไม่ใช่พิจารณาเฉพาะค่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเฉลี่ยของอากาศระบายออกซึ่งใช้ในแบบจำลองเบื้องต้นเท่านั้น หากการสูญเสียความร้อนหรือภาระการทำงานแตกต่างจากค่าที่คำนวณไว้ ให้ปรับปรุงแบบจำลองและตรวจสอบว่าผลการประเมินยังคงครอบคลุมการติดตั้งจริงหรือไม่.

สำหรับ การสอบถามเกี่ยวกับตัวเก็บประจุ CNBYG BSMJ, โปรดจัดเตรียมแผนผังการจัดวางชุดประกอบ รายการตัวเก็บประจุและรีแอกเตอร์ สภาพแวดล้อม เส้นทางการระบายอากาศที่ต้องการ และข้อมูลการสูญเสียพลังงานที่มีอยู่ พร้อมทั้งขอข้อกำหนดเฉพาะรุ่นเกี่ยวกับการติดตั้งและอุณหภูมิ การจัดซื้อส่วนประกอบและการประเมินความร้อนของตู้ควบคุมทั้งชุดเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกัน แต่เป็นคนละประเด็น.

ความรู้เพิ่มเติม: การพาความร้อนแบบบังคับ

บทเรียนจาก NPTEL IIT Bombay ด้านล่างนี้อธิบายเกี่ยวกับการพาความร้อนแบบบังคับ ซึ่งช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจว่าอากาศที่เคลื่อนที่สามารถพาความร้อนไปได้อย่างไร อย่างไรก็ตาม ตู้ควบคุมจริงจำเป็นต้องมีการประเมินและการตรวจสอบยืนยันตามเอกสารเฉพาะของตนเอง.

รับชมบทเรียนเพื่อการเรียนรู้

คำถามที่มักถูกถาม

ฉันสามารถกำหนดขนาดพัดลมของแบงก์คาปาซิเตอร์จาก kvar เพียงอย่างเดียวได้ไหม?

ไม่ใช่ ควรขอข้อมูลการสูญเสียความร้อนของตัวเก็บประจุ รีแอกเตอร์ อุปกรณ์สวิตชิ่ง และอุปกรณ์ภายในอื่น ๆ ที่ใช้งานจริงภายใต้ภาระการทำงานที่กำหนด กำลังรีแอกทีฟและการสูญเสียความร้อนเป็นปริมาณคนละประเภทกัน.

อัตราการไหลของอากาศที่คำนวณได้เป็นค่าเดียวกับพิกัดที่ระบุในแค็ตตาล็อกของพัดลมหรือไม่?

หมายเลข. การคำนวณประมาณการอากาศไหลที่จำเป็น เลือกและตรวจสอบพัดลมที่จุดทำงานติดตั้งพร้อมกับความต้านทานที่คาดหวังของตัวกรอง ช่องลม และเส้นทางภายใน.

พัดลมที่ใหญ่ขึ้นจะทำให้เย็นกว่าจนถึงอุณหภูมิห้องหรือไม่?

การระบายอากาศธรรมดาด้วยอากาศในห้องไม่สามารถให้อุณหภูมิทางเข้าได้ต่ำกว่าที่แหล่งอากาศนั้นมีอยู่ หากอากาศภายนอกมีอุณหภูมิที่ไม่เพียงพอ ก็ต้องเปลี่ยนแปลงด้านอื่นของการออกแบบความร้อน.

ควรตรวจสอบอะไรบ้างหลังการติดตั้ง?

ตรวจสอบอุณหภูมิภายใต้การทำงานปิดประตูตัวอย่าง รวมถึงสภาพของส่วนประกอบในท้องถิ่น สภาพอากาศเข้า เครื่องทำงานในแต่ละขั้นตอน และสภาพของตัวกรอง เปรียบเทียบผลลัพธ์เหล่านั้นกับความต้องการของอุปกรณ์ และเก็บบันทึกการคำนวณและการทดสอบการใช้งานไว้ด้วยกัน.