Tính Toán Hệ Thống Thoát Nhiệt Tủ Lạnh Tụ Điện: Mất Nhiệt, Luồng Không Khí và Lựa Chọn Quạt

Một phép tính thông gió ngân hàng tụ điện bắt đầu với lỗ nhiệt đã được ghi nhận bằng watt, nhiệt độ của không khí thực sự đi vào tủ, và mức tăng nhiệt độ không khí nội bộ cho phép dựa trên yêu cầu của các thành phần. Một ước tính sơ bộ về không khí cưỡng bức là V = 3600P/(ρcpΔT), với V tính bằng m³/h, nhiệt P tính bằng W, mật độ không khí ρ tính bằng kg/m³, nhiệt dung riêng cp tính bằng J/(kg·K), và mức tăng nhiệt ΔT tính bằng K. Kết quả là một ước lượng cân bằng nhiệt, không phải là xếp hạng quạt mua vào. Bộ lọc, lưới, hạn chế nội bộ, độ cao và các điểm nóng địa phương vẫn cần được kiểm tra.

Xây dựng danh mục lỗ nhiệt, không phải là một phép rút ngắn kvar

Liệt kê các tụ điện, bộ phản ứng điều chỉnh tần số, thiết bị chuyển mạch, busbar, thành phần bảo vệ, bộ điều khiển và phụ trợ trong giới hạn nhiệt. Lấy dữ liệu tổn thất phù hợp từ các nhà cung cấp. Sử dụng điều kiện vận hành dự định: số giai đoạn hoạt động, nhiệm vụ hài hòa, dòng điện điện và điều kiện môi trường xung quanh có thể ảnh hưởng đến nhiệt lượng phải thoát khỏi hộp.

Công suất phản ứng tính bằng kvar không phải là tổn thất nhiệt tính bằng watt. Một ngân hàng tụ lớn không tự động tiêu hao công suất phản ứng định mức của nó thành nhiệt. Áp dụng một hệ số nhân cố định watt trên kvar do sáng tạo ra cho mọi bộ lắp ráp có thể bỏ lỡ tổn thất của bộ phản ứng hoặc diễn đạt sai thiết kế tụ khác. Nếu dữ liệu tổn thất của thành phần không có sẵn, giữ khoảng cách trong phép tính và yêu cầu chúng thay vì biến giả định mua hàng thành đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm.

Tách riêng các khoản lợi ngoài. Một tủ bị phơi nhiễm với bức xạ mặt trời, một hộp lân cận nóng hoặc một khu vực quá nhiệt có thể yêu cầu đánh giá nhiệt rộng hơn. Nhiệt thoát qua tường hộp cũng có thể quan trọng. Phép tính đơn giản dưới đây giả định rằng tải nhiệt đã nêu là phần cần loại bỏ bằng thông gió; nó không đồng thời yêu cầu một khoản tín dụng làm mát tường chưa được xác minh.

Trong bối cảnh thiết bị chung, sử dụng tổng quan ngân hàng tụ điện. Trang này tập trung vào tính toán nhiệt và lựa chọn quạt hơn là kích thước kvar điện.

Xác định điều kiện không khí vào thực sự

Đo hoặc xác định nhiệt độ không khí tại vị trí lấy mẫu dự kiến. Báo cáo thời tiết ngoài trời hoặc nhiệt độ tại lối vào tòa nhà có thể không đại diện cho không khí bên cạnh bảng chuyển mạch nóng. Bao gồm các điều kiện mùa thực tế và khả năng thoát nhiệt của phòng. Di chuyển nhiệt từ tủ vào một phòng đã nóng không loại bỏ nó khỏi tòa nhà.

Xác định nhiệt độ không khí trong tủ cho phép dựa trên yêu cầu của thiết bị, cách lắp đặt và môi trường thành phần địa phương. Nhiệt độ vỏ của tụ điện, nhiệt độ dây của bộ phản ứng và nhiệt độ khí thải chung mô tả các điều khác nhau. Một cảm biến trong hộp duy nhất không thể chứng minh rằng mọi thành phần đều duy trì trong điều kiện cho phép của nó.

Sự khác biệt giữa nhiệt độ vào thiết kế và nhiệt độ không khí nội bộ cho phép cho ra mức tăng nhiệt độ không khí sơ bộ. Nếu không có biên độ nhiệt dương, việc tăng cường thông gió đơn thuần không thể làm mát không khí vào hơn. Xem xét lại điều kiện phòng, cách sắp xếp thiết bị, tải nhiệt hoặc phương pháp làm mát phù hợp thay vì nhập vào công thức một mức tăng nhiệt độ âm.

Áp dụng cân bằng nhiệt trạng thái ổn định

Đối với nhiệt cảm xúc mang đi bởi không khí, P = ṁcpΔT, trong đó ṁ là lưu lượng khối lượng tính bằng kg/s. Lưu lượng thể tích là lưu lượng khối lượng chia cho mật độ. Nhân với 3600 để chuyển đổi từ mét khối trên giây sang mét khối trên giờ. Những mối quan hệ này tạo ra công thức mở đầu khi các đặc tính không khí và tải nhiệt được biểu diễn bằng các đơn vị đã nêu.

Giải thích của NASA về tốc độ dòng chảy khối lượng mô tả mối quan hệ giữa mật độ và thể tích không khí di chuyển. The Giới thiệu về đối lưu của NPTEL phân biệt truyền nhiệt qua chất lỏng di chuyển với các cơ chế khác. Cả hai cung cấp nền tảng vật lý cho phép tính; không nguồn nào xác định kích thước quạt CNBYG hoặc phê duyệt bố cục tủ tụ điện.

Phương trình sơ bộ giả định điều kiện ổn định, tải nhiệt xác định và nhiệt độ tăng trung bình hữu ích qua luồng không khí. Nó không giải quyết việc tuần hoàn lại, bỏ qua, dòng chảy không đều mạnh, hoạt động giai đoạn chuyển tiếp hoặc sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt thành phần và không khí lân cận. Những giới hạn này phải được giữ rõ khi kết quả được chuyển cho nhà thiết kế hộp enclosure.

Ví dụ đã tính với các giả định đã khai báo

Giả sử một tải nhiệt minh họa 600 W được phân bổ cho thông gió, mật độ không khí 1.2 kg/m³, nhiệt dung riêng 1000 J/(kg·K), và mức tăng nhiệt độ không khí cho phép là 10 K. Đây là các giả định tính toán làm tròn, không phải là tổn thất CNBYG đo được hoặc đặc tính không khí tại công trường được đảm bảo. Tải nhiệt phải được thay thế bằng giá trị xác thực của bộ lắp ráp thực tế.

Phép tính cho ra V = 3600 × 600 /(1.2 × 1000 × 10) = 180 m³/h. Điều này có nghĩa là cân bằng nhiệt lý tưởng cần luồng không khí thực tế qua đường dẫn nhiệt dự định. Nó không có nghĩa là quạt được quảng cáo là 180 m³/h trong không khí tự do sẽ cung cấp yêu cầu sau khi lắp đặt.

Nếu mức tăng nhiệt độ khả dụng giảm xuống còn 5 K trong khi các giả định khác vẫn giữ nguyên, ước tính sẽ tăng gấp đôi thành 360 m³/h. Độ nhạy này cho thấy lý do tại sao điều kiện môi trường xung quanh quan trọng. Nó cũng cho thấy lý do tại sao biên độ an toàn nên được xác định một cách trung thực: chọn mức tăng nhiệt độ cho phép không thực tế chỉ làm cho quạt tính toán trông nhỏ hơn.

Bảng này là danh sách kiểm tra nhập liệu tính toán. Các giá trị minh họa ở trên không nên sao chép vào đặc điểm kỹ thuật dự án mà không thay thế bằng bằng chứng của dự án đó.

Chọn quạt tại điểm vận hành đã lắp đặt

Đường cong quạt liên quan đến luồng khí và áp suất. Hệ thống lắp đặt cũng có đặc tính kháng cự. Điểm giao nhau của chúng xác định luồng vận hành xấp xỉ, thay vì số lượng không khí tự do in nổi bật trong catalog. Bao gồm cả phần hút, thải, bộ lọc, lưới và đường dẫn nội bộ khi đánh giá kháng cự.

Yêu cầu đường cong quạt của đề xuất tại các điều kiện cung cấp và vận hành phù hợp, và dựa trên cơ sở giảm áp suất cho đường dẫn vỏ bọc. Định rõ cả giả định bộ lọc sạch và trong điều kiện dịch vụ. Phần trăm dự phòng không xác định về luồng khí không thay thế được đánh giá giảm áp suất, đặc biệt khi cần lọc tinh hoặc cấu hình hạn chế.

Kiểm tra các yêu cầu về điện và môi trường của bộ lắp ráp. Cung cấp quạt, logic điều khiển, tiếp xúc báo động, bảo vệ, truy cập để thay thế và phương pháp bảo trì bộ lọc đều ảnh hưởng đến độ tin cậy. Cấu hình được chọn phải duy trì hiệu suất của vỏ bọc theo yêu cầu. Việc cắt thêm lỗ để đạt mục tiêu nhiệt có thể làm giảm các yêu cầu thiết kế khác và do đó cần xem xét ở cấp độ lắp ráp.

Làm cho luồng khí đi qua các thành phần cần thiết

Một đường dẫn luồng khí hữu ích đưa khí đi qua vùng sinh nhiệt và mang ra ngoài mà không lập tức hút trở lại vào phần hút. Một quạt đặt gần lỗ thoát có thể di chuyển nhiều khí trong khi bỏ qua các khoang tụ điện. Các rào cản nội bộ và bó dây cáp cũng có thể khiến vùng phản ứng hoặc vùng đầu cuối ít được phục vụ.

Tuân thủ hướng dẫn khoảng cách và lắp đặt của nhà sản xuất tụ điện và phản ứng. Các hình ảnh tham khảo sản phẩm ở đây cho thấy các thành phần đã ngắt kết nối và các dụng cụ lập kế hoạch; chúng không phải là bản vẽ lắp ráp được phê duyệt. Một hàng thành phần trông gọn gàng về mặt hình ảnh không đủ để đảm bảo làm mát cục bộ hoặc cách điện an toàn.

Khi các phản ứng điều chỉnh góp phần tạo nhiệt đáng kể, hãy xem xét ảnh hưởng của chúng đến các thành phần lân cận và toàn bộ đường dẫn. The hướng dẫn bảo vệ nhiệt của phản ứng giải thích một vấn đề giám sát liên quan. Bảo vệ nhiệt có thể phát hiện các điều kiện bất thường nhất định, nhưng không làm cho thiết kế làm mát kém trở nên chấp nhận được.

Xử lý độ cao, ô nhiễm và độ ẩm như các đầu vào riêng biệt

Độ đặc của không khí thấp hơn thay đổi khối lượng vận chuyển bởi luồng thể tích nhất định. Sử dụng điều kiện địa phương phù hợp và lấy bất kỳ giảm công suất thành phần hoặc quạt cần thiết từ nhà cung cấp liên quan. Một số liệu quạt ở mực nước biển không nên được chấp nhận làm bằng chứng về hiệu suất tại địa điểm cao. The hướng dẫn độ cao của ngân hàng tụ điện đề cập đến các tác động rộng hơn của việc lắp đặt.

Sự tích tụ bụi thay đổi cả kháng cự của bộ lọc và truyền nhiệt từ các bề mặt. Xác định chiến lược bảo trì dựa trên mức độ phơi nhiễm thực tế và giám sát điều kiện thay vì nghĩ ra một khoảng thời gian thay thế chung. Bao gồm truy cập an toàn để kiểm tra và phương pháp xác định sự cố hệ thống làm mát trước khi nhiệt độ trở nên không thể chấp nhận được.

Thông gió cũng có thể mang không khí ẩm vào trong vỏ bọc. Nó không tự động là phương pháp khắc phục cho sự ngưng tụ, đặc biệt khi thiết bị còn lạnh sau khi tắt. Các câu hỏi về nhiệt và độ ẩm cần các quyết định phù hợp; một thiết kế loại bỏ nhiệt vận hành có thể vẫn cần các biện pháp riêng cho các thời kỳ lưu trữ hoặc nghỉ không hoạt động.

Xác nhận tính đầy đủ của tủ đã hoàn thành dưới điều kiện nhiệm vụ đại diện

Ủy quyền với hộp đựng trong điều kiện dịch vụ bình thường của nó, bao gồm cửa, nắp và bộ lọc. Ghi lại nhiệt độ đầu vào, đầu ra và nhiệt độ nội bộ đại diện, tổ hợp giai đoạn hoạt động, điều kiện cung cấp và tải điện liên quan. Một bài kiểm tra ngắn với cửa mở không thể xác nhận làm mát bình thường khi cửa đóng.

Cho phép đánh giá để giải quyết ổn định nhiệt và tổ hợp hoạt động đáng tin cậy nhất. So sánh điều kiện các thành phần địa phương với các yêu cầu áp dụng của chúng, không chỉ dựa trên mức tăng nhiệt khí thải trung bình được sử dụng trong mô hình sơ bộ. Nếu mất nhiệt hoặc nhiệm vụ khác biệt so với tính toán, cập nhật mô hình và xem xét liệu kết quả vẫn phù hợp với lắp đặt thực tế hay không.

Đối với một Yêu cầu về tụ điện CNBYG BSMJ, cung cấp sơ đồ lắp ráp, lịch trình tụ điện và bộ phản ứng, điều kiện môi trường, đường dẫn thông gió dự định và thông tin tổn thất có sẵn. Yêu cầu các yêu cầu lắp đặt và nhiệt độ cụ thể của mô hình. Việc mua thành phần và đánh giá nhiệt của tủ hoàn chỉnh là các quyết định kỹ thuật liên quan nhưng khác nhau.

Học hỏi thêm: đối lưu cưỡng bức

Bài giảng của NPTEL IIT Bombay dưới đây giải thích về đối lưu cưỡng bức. Nó giúp người đọc hiểu cách không khí di chuyển mang nhiệt, trong khi tủ thực tế yêu cầu đánh giá và xác minh riêng đã được ghi nhận.

Xem bài học hướng dẫn

Các câu hỏi thường gặp

Tôi có thể xác định kích thước quạt hệ thống tụ điện chỉ dựa trên kvar không?

Không. Lấy tổn thất nhiệt của các tụ điện, bộ phản ứng, thiết bị chuyển mạch và các thiết bị nội bộ khác theo nhiệm vụ dự định. Công suất phản kháng và tổn thất nhiệt là các đại lượng khác nhau.

Luồng không khí tính toán có phải là công suất danh định của quạt không?

Không. Ước tính tính toán luồng không khí hữu ích cần thiết. Chọn và xác nhận quạt tại điểm vận hành đã lắp đặt với trở kháng dự kiến của bộ lọc, lưới và đường dẫn nội bộ.

Quạt lớn hơn có làm mát dưới nhiệt độ phòng không?

Thông gió thông thường sử dụng không khí trong phòng không thể cung cấp nhiệt độ đầu vào thấp hơn nguồn không khí đó. Nếu không khí môi trường rời khỏi giới hạn nhiệt độ đủ, cần thay đổi một khía cạnh khác của thiết kế nhiệt.

Cần kiểm tra những gì sau khi lắp đặt?

Xác minh nhiệt độ dưới điều kiện hoạt động đóng cửa đại diện, bao gồm điều kiện các thành phần địa phương, khí đầu vào, nhiệm vụ giai đoạn và điều kiện bộ lọc. So sánh kết quả đó với yêu cầu của thiết bị và giữ lại hồ sơ tính toán cùng với hồ sơ vận hành thử.