DE2236802A1

DE2236802A1 - Waermetauscher zur rueckkuehlung der kuehlfluessigkeit von transformatoren und drosseln

Info

Publication number: DE2236802A1
Application number: DE19722236802
Authority: DE
Inventors: Hugo Dr Roesch
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1972-07-27
Publication date: 1974-02-07
Also published as: FR2194927B3; CH558510A; FR2194927A1

Description

TRANSFORMATOREN UNION AKTIENGESELLSCHAFT 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, Deckerstr. 5

Erf.Nr. TU/FN 72/016

Kollrodt/ma. 19.7-1972

Wärmetauscher zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Transformatoren und Drosseln.

Die Erfindung betrifft Wärmetauscher zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Transformatoren und Drosseln mit einer Vielzahl von an gemeinsame Kühlmittelsammelröhre angeschlossenen Kühlgliedern und mit auf einer Seite angeordnetem Kühlmittelein- und -auslauf.

Aus wirtschaftlichen Gründen kommen in zunehmendem Maße Transformatoren und Drosseln mit sehr hohen Nennleistungen zum Einsatz. Dabei steigen trotz aller verlustmindernden konstruktiven Maßnahmen die in den Wicklungen und in den Kernen auftretenden Verluste, die als Wärmemenge abgeführt werden müssen, immer weiter an. Dadurch wird es

309886/0664

immer schwieriger, Wärmetauscher mit-ausreichend großen thermisch gut wirksamen Kühlflächen auszustatten.

Aus diesem Grund sind bereits Transformatoren hergestellt worden, deren Kessel größer ausgeführt wurden, als dies zur Unterbringung der aktiven Teile des Transformators eigentlich erforderlich gewesen wäre, nur um auf diese Weise mehr Platz für die Unterbringung von Wärmetauschern zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit zu gewinnen. Das ist jedoch eine sehr unwirtschaftliche Lösung, weil sie neben dem erhöhten Aufwand für den Transformatorkessel auch ein größeres Ölgewicht und einen größeren Raumbedarf bei der Aufstellung des Transformators zur Folge hat.

Andererseits kann auch die Vergrößerung der Anzahl der in einem Wärmetauscher zusammengefaßten Glieder unwirtschaftlich werden, weil die spezifische Wärmeabgabe bei sonst gleichen Bedingungen mit zunehmender Anzahl von Kühlgliedern je Wärmetauscher beachtlich sinkt. Diese Verringerung der spezifischen Wärmeabgabe erfolgt unabhängig davon, ob es sich um einen selbstgekühlten oder um einen durch Lüfter angeblasenen Wärmetauscher handelt.

In Fig. 1 ist die grundsätzliche Abhängigkeit der spezifischen Wärmeabgabe eines Wärmetauschers von der Anzahl der verwendeten Glieder je Wärmetauscher grafisch wiedergegeben. Dabei sind in Richtung der Abszisse die Anzahl der verwendeten Glieder und in Richtung der Ordinate die jeweils vorhandene spezifische Wärmeabgabe aufgetragen. Aus dem Verlauf der sich dabei ergebenden Kurve erkennt man deutlich, daß mit steigender Anzahl von Gliedern je Wärmetauscher die spezifische Wärmeabgabe sinkt, so daß eine Vergrößerung der Anzahl der Glieder nur bis zu einer be-

309886/0664 BAD

2235802

τ _

stimmten Anzahl wirtschaftlich ist, "weil sich die gesamte Wärmeabgabe des Wärmetauschers dann nur noch unwesentlich vergrößern läßt.

Der Erfindung liegt .die Aufgabe zugrunde zur. Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Transformatoren und Drosseln mit großen Nennleistungen einen Wärmetauscher zu schaffen, der die eingesetzten Kiihlglieder unabhängig von deren Anzahl optimal ausnutzt und dabei trotz des Umsetzens von großen Wärmemengen verhältnismäßig wenig Platz erfordert.

Diese Aufgabe wird für eine Anordnung, bei der eine Vielzahl von Kühlgiiedern an gemeinsame Kühlmittelsammelrohre angeschlossen ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gesamtquerschnitt der Kühlmittelsammelrohre durch parallel zur Strömung verlaufende Trennwände in Teilquerschnitte aufgeteilt ist, deren jedem eine Gruppe von Kühlgliedern zugeordnet ist und daß durch die Bemessung der Teilquerschnitte der in den Kühlmittelsammeirohren bis zum Eintritt.der Kühlflüssigkeit in die Kühlglieder auftretende Druckabfall für alle Gruppen von Kühlgliedern gleich groß ist. ^:

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der· Erfindung ist dabei vorgesehen, daß sich die Strömungswiderstände in den von den Teilquerschnitten gebildeten Kanälen eines Kühlmittelsammelrohres zueinander ebenso verhalten wie die Strömungswiderstände der .entsprechenden, den einzelnen Kanälen zugeordneten Gruppen von Kühlgliedern.

Andc?.-o Weiterbildungsmerkmale der Erfindung bestehen darin, daß jede Gruppe aus gleich vielen Kühlgliedern aufgebaut ist und die Teilquerschnitte um so größer sind je weiter die mit ihnen verbundene Gruppe vom Kühlmitteleinlauf bzw. -auslauf entfernt ist oder daß räumlich näher am Kühlr.itteleinlauf angeordnete Gruppen eine größere Anzahl

309886/066Ä .

BAD

von Kühlgliedern umfassen als entferntere.

Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, denn sie schafft durch die vorgeschlagene Aufteilung der Gesamtzahl von Kühlgliedern in einzelne Gruppen thermisch voneinander praktisch unabhängige Teilwärmetauscher mit einer entsprechend der niedrigeren Anzahl von Kühlgliedern höheren spezifischen Wärmeabgabe. Dadurch ist die Unterbringung der erforderlichen Wärmetauscher auf dem Umfang eines normal ausgeführten Transformatorkessels auch für sehr große Nennleistungen möglich. Darüber hinaus wird durch den verbesserten Wirkungsgrad auch die Ausnutzung der eingesetzten Kühlgliedern verbessert.

Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen in den Figuren 2 und 3 einer Zeichnung näher erläutert.

Die Wärmetauscher werden über Flansche 1 an nicht näher dargestellte Kessel von Transformatoren oder Drosseln angeschlossen. An die Flansche 1 schließen sich Kühlmittel sammelrohre 2 an, durch deren oberes das heiße Kühlmittel in Richtung der Pfeile 4 einströmt und durch deren unteres, die Kühlflüssigkeit in Richtung der Pfeile 5 den Wärmetauscher mieder verläßt. Auf dem Weg von dem einen Kühlmittelsammelrohr 2 zum anderen sinkt die Kühlflüssigkeit je nach dem vorhandenen Temperaturgefälle mehr oder weniger schnell in Kühlgliedern 3 nach unten.

Um eine gleichmäßige Ausnutzung aller Kühlglieder 3 zu erreichen, wird der Querschnitt der Kühlmittelsammeirohre durch das Einfügen von Trennwänden 6 in Teilquerschnitte unterteilt, so daß der beim Durchströmen der Kühlmittel-

309886/0 6 64

sammelrohre 2 auftretende Druckabfall zwischen den

Planschen 1 und den einzelnen Kühlgliedern 3 gleich groß ist. Um die der Strömung der Kühlflüssigkeit zur Verfügung stehenden lichten Teilquerschnitte in den Kühlmittelsa-nmelrohren 2 nicht zu klein werden zu lassen, ist es zweckmäßig, jeweils mehrere Kühlglieder 3 zu einer gemeinsam versorgten Gruppe von Kühlgliedern 3 zusammenzufassen. Dabei verhält sich jed,e dieser Gruppen von Kühlgliedern 3 wie ein thermisch selbständiger Wärmetauscher mit einer entsprechend der niedrigen Anzahl von Kühlgliedern hohen spezifischen Wärmeabgabe.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 sind die vorhandenen Kühlglieder 3 'in zwei gleich große Gruppen aufgeteilt, · indem in den Kühlmittelsammeirohren 2 je eine Trennwand vorgesehen ist. Dabei sind die Trennwände 6 einseitig so angebracht, daß für kürzere Wege vom Flansch 1 bis zum Kühlglied 3 kleinere Querschnitte als für die entsprechend längeren Wege bis zu den entfernteren Kühlgliedern vorhanden sind.

Bei dem Wärmetauscher nach Fig. 3 sind die dort vorgesehenen 18 Kühlglieder 3 in drei nicht gleich große Gruppen von 7, 6 bzw. 5 Kühlgliedern 3 aufgeteilt. Dementsprechend sind gemäß der Erfindung in jedem der Kühlmi ttelsammelrohre 2 zwei Trennwände 6 erforderlich. Da bei dieser Anordnung der aai weitesten von den Flanschen 1 entfernten Gruppe weniger Kühlglieder 3 zugeordnet sind und die den Flanschen 1 am nächsten liegende Gruppe die größere Anzahl von Kühlgliedern 3 umfaßt, können die durch die Trennwände 6 geschaffenen Teilquerschnitte in diesem Fall annähernd gleich groß sein. Da gemäß der zu erfüllenden Bedingung der Druckabfall bis zu jeder Gruppe von Kühl-

309886/0 66

gliedern 3 gleich groß ist, strömt durch jedes der Kühlglieder 3 die gleiche Menge von Kühlflüssigkeit.

Bei untereinander annähernd gleich großen Teilquerschnitten ist der Strömungswiderstand im längsten Kanal am größten und im kürzesten Kanal am kleinsten, so daß dementsprechend durch den längeren Kanal weniger und durch den kürzeren Kanal eine größere Menge von Kühlflüssigkeit fließen wird, so daß jedes einzelne der Kühlglieder 3 auch hierbei trotz unterschiedlich großer Gruppen mit der gleichen Kühlmittelmenge beaufschlagt wird.

309886/0664

Claims

THANSFOEMATOREN UNION AKTIENGESELLSCHAFT 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, Deckerstr. 5

Erf.Nr. TU/FN 72/016

Kollrodt/ma. 19-7. 1972

Pat entansprüche

1·!Wärmetauscher zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Transformatoren und Drosseln mit einer Vielzahl von an gemeinsame Kühlmittelsammelrohre angeschlossenen Kühlgliedern und mit auf einer Seite angeordnetem Kühlmitte^ein- und -auslauf, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Kühlmittelsammelrohre (2) durch parallel zur Strömung verlaufende Trennv/ände (6) in Teilquerschnitte aufgeteilt ist, deren jedem eine Gruppe von Kühlgliedern (3) zugeordnet ist und daß durch die Bemessung der Teilquerschnitte der in den Kühlmittelsammeirohren (2) bis zum Eintritt der Kühlflüssigkeit in die Kühlglieder (3) auftretende Druckabfall für alle Gruppen von Kühlgliedern (3) gleich groß- ist..

309886/066 4 "^/"
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strömungswiderstände in den von den Teilquerschnitten gebildeten Kanälen eines Kühlmittelsaramelrohres (2) zueinander ebenso verhalten wie die Strömungswiderstande der entsprechenden, den einzelnen Kanälen zugeordneten Gruppen von Kühlgliedern (3)·

3· Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe aus gleich vielen Kühlgliedern (3) aufgebaut ist und die Teilquerschnitte um so größer sind je weiter die mit ihnen verbundene Gruppe vom Kühlraitteleinlauf bzw. -auslauf (Flansch 1) entfernt ist.

4· Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß räumlich näher am Kühlmitteleinlauf angeordnete Gruppen eine größere Anzahl von Kühlgliedern (3) umfassen als entferntere, und alle Teil-Querschnitte in den Kühlmittelsammelrohren (2) annähernd gleich groß sind.

309886/066/»

Leerseite