ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МАСЛЯНОГО ТРАНСФОРМАТОРА, РАБОТАЮЩЕГО В УСЛОВИЯХ ДОСТАТОЧНОГО КОЛИЧЕСТВА ДОЖДЕВЫХ ОСАДКОВ

Настоящая полезная модель относится к электротехнике и энергетике и может быть использована для дополнительного охлаждения масляных трансформаторов, работающих в условиях выпадения достаточного количества дождевых осадков, например, не менее 400 мм за год.
Известно устройство охлаждения масляного трансформатора, содержащее радиатор с минеральным маслом и узел нагнетания потока хладагента (воздуха), представленный вентилятором, установленным вертикально, при этом крыльчатка вентилятора помещена в обечайку [см. патент RU 143913, H01F 27/12, 2013].
Недостатком полезной модели является малая поверхность теплообмена и, как следствие, невысокая эффективность охлаждения.
Известно охлаждающее устройство трансформатора с жидким диэлектриком, содержащее верхний и нижний металлические коллекторы с патрубками для сообщения с баком трансформатора и прямые металлические трубы круглой или овальной формы, сообщающиеся с коллекторами и вваренные своими концами в нижнюю стенку верхнего коллектора и в верхнюю стенку нижнего коллектора [см. патент RU 2308109, H01F 27/10, 2006]. Внутри указанных труб соосно с ними установлены металлические трубы меньшего диаметра, проходящие через коллекторы и вваренные своими концами в верхнюю стенку верхнего коллектора и нижнюю стенку нижнего коллектора. При этом внутренние трубы сообщаются с окружающим воздухом, а между наружными и внутренними трубами образуются кольцевые каналы для циркуляции жидкости.
Недостатками устройства являются сложность конструкции и относительно невысокая поверхность теплообмена.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для охлаждения электрического аппарата, содержащее верхний и нижний горизонтально расположенные коллекторы, соединенные с баком электрического аппарата с помощью патрубков, вертикально расположенные охлаждающие трубы, гидравлически соединенные с верхним и нижним горизонтальными коллекторами [см. А.с. СССР №1517070, H01F 27/12, 1987]. Кроме того, устройство снабжено дополнительными коллекторами и дополнительными охлаждающими трубами, расположенными горизонтально или наклонно в сторону движения жидкости и гидравлически соединенными с верхним и нижним горизонтальными коллекторами. При этом дополнительные коллекторы с дополнительными трубами размещены между вертикальными трубами под горизонтальным верхним коллектором.
Недостатком устройства является относительно невысокая степень эффективности охлаждения вследствие того, что в дополнительных коллекторах в качестве охлаждающего агента используется воздух, имеющий низкий коэффициент теплоотдачи.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении эффективности охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков, за счет дополнительного жидкостного охлаждения нижнего горизонтального коллектора.
Поставленная задача решается термоэлектрическим устройством для дополнительного охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков, содержащее верхний и нижний горизонтально расположенные коллекторы, соединенные с баком трансформатора с помощью патрубков, вертикально расположенные охлаждающие трубы, гидравлически соединенные с верхним и нижним горизонтальными коллекторами. Над нижним горизонтальным коллектором размещена теплопередающая поверхность основной емкости, установленная на отдельной опоре, заполненная жидким теплоносителем и имеющая тепловую изоляцию. При этом к одной из стенок основной емкости прикреплены термоэлектрические модули, образующие батарею, холодная сторона которой использована для теплопередачи охлаждаемой жидкости, находящейся внутри этой емкости, а для отвода тепла в окружающую среду с нагретой стороны термоэлектрической батареи установлены теплоотводящие ребра. Кроме того, над основной емкостью размещена дополнительная емкость, открытая сверху для сбора дождевой воды и имеющая сливной патрубок в нижней ее части, при этом над дополнительной емкостью установлена кварцевая лампа, служащая для уничтожения микроорганизмов и бактерий, образующихся в дождевой воде.
Техническим результатом полезной модели является дополнительное жидкостное охлаждение нижнего горизонтального коллектора и, как следствие, повышение эффективности охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков.
Сущность полезной модели поясняется следующим чертежом:
- на фиг. 1 изображено предлагаемое термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков.
Термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков содержит вертикальные трубы 1, соединенные с верхним 2 и нижним 3 горизонтальными коллекторами, которые в свою очередь гидравлически соединены с баком трансформатора патрубками 4 и 5 соответственно. Над нижним горизонтальным коллектором 3 размещена теплопередающая поверхность основной емкости 6, установленная на отдельной опоре 7 и имеющая тепловую изоляцию 8. При этом к одной из стенок основной емкости 6 прикреплены термоэлектрические модули 9, образующие батарею, холодная сторона которой использована для теплопередачи охлаждаемой жидкости, находящейся внутри емкости 6, а для отвода тепла в окружающую среду с нагретой стороны термоэлектрической батареи установлены теплоотводящие ребра 10. Кроме того, над основной емкостью 6 размещена дополнительная емкость 11, служащая для сбора дождевой воды и имеющая сливной патрубок 12 в нижней ее части, при этом над дополнительной емкостью 11 установлена кварцевая лампа 13, служащая для уничтожения микроорганизмов и бактерий, образующихся в дождевой воде (фиг. 1).
Термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков выполнено на основе термоэлектрических модулей 9, представляющих собой элементы Пельтье, холодные поверхности которых являются генератором холода и используются для охлаждения жидкости, а горячие поверхности снабжены системой отвода тепла. Предлагаемое термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков функционирует следующим образом. Нагретая жидкость поступает из верхней части бака трансформатора через патрубок 4 в верхний горизонтальный коллектор 2 откуда попадает в охлаждающие трубы 1. При охлаждении жидкости ее плотность увеличивается, и она, опускаясь по трубам 1 вниз, попадает в нижний горизонтальный коллектор 3, верхняя стенка которой является поверхностью теплопередачи от охлажденной жидкости, находящейся внутри основной емкости 6. Теплопередающая поверхность емкости 6 обеспечивает наиболее равномерное охлаждение жидкости, находящейся в нижнем горизонтальном коллекторе 3. Охлаждение жидкости в основной емкости 6 происходит от холодной стороны термоэлектрических модулей 9, прикрепленных к одной из ее стенок, при этом естественная циркуляция жидкости обеспечивается за счет разности плотностей нагретых и охлажденных объемов жидкости. Указанная на фиг. 1 форма основной емкости 6 позволяет непрерывно отводить нагретые потоки жидкости сразу в верхние ее слои. Для максимального сохранения холода несоприкасающиеся с другими элементами части основной емкости 6 имеют тепловую изоляцию 8. Дождевая вода, поступающая в дополнительную емкость 11, очищается ультрафиолетовым излучением от кварцевой лампы 13 с целью уничтожения микроорганизмов и бактерий, дающие отложения и затрудняющие теплообмен. Затем очищенная дождевая вода через сливной патрубок 12 стекает вниз и омывает теплоотводящие ребра 10, прикрепленные к нагретой стороне термоэлектрических модулей 9, при этом часть воды испаряется, следовательно, в окружающую среду отводится значительное количество тепла. Таким образом, дополнительно охлажденная жидкость по патрубку 5 поступает в нижнюю часть бака трансформатора.
В предлагаемом термоэлектрическом устройстве для дополнительного охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков по сравнению с прототипом, обеспечивается более эффективное охлаждение жидкости, так как в качестве охлаждающего агента используется дополнительная жидкость, находящаяся в основной емкости, например, вода. При этом коэффициент теплоотдачи от воды к стенке при свободном ее движении выше коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании труб турбулентного потока воздуха в 3,57…9 раз. Кроме того, в наиболее жаркое время суток эффективность охлаждения жидкости, находящейся в нижнем горизонтальном коллекторе, повышается вследствие того, что с повышением ее температуры увеличивается конвективная теплоотдача.
Таким образом, дополнительное жидкостное охлаждение нижнего горизонтального коллектора приводит к повышению эффективности охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков.