RU165629U1

RU165629U1 - THERMOELECTRIC DEVICE FOR ADDITIONAL COOLING OF OIL TRANSFORMER OPERATING IN CONDITIONS OF SUFFICIENT NUMBER OF RAIN SEDIMENTS

Info

Publication number: RU165629U1
Application number: RU2016112658/07U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Дмитриев; Оксана Сергеевна Дмитриева; Ильнур Наилович Мадышев; Айрат Адиевич Сагдеев; Андрей Николаевич Николаев
Original assignee: Оксана Сергеевна Дмитриева; Андрей Владимирович Дмитриев
Priority date: 2016-04-04
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2016-10-27

Abstract

Термоэлектрическое устройство 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, отличающееся тем, что над нижним горизонтальным коллектором размещена теплопередающая поверхность основной емкости, установленной на отдельной опоре, заполненной жидким теплоносителем и имеющей 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.A thermoelectric device for additional cooling of an oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall, containing upper and lower horizontally located collectors connected to the transformer tank by means of nozzles, vertically located cooling pipes hydraulically connected to the upper and lower horizontal collectors, characterized in that above the lower horizontal collector there is a heat transfer surface of the main tank installed on an individual support filled with a liquid coolant and having thermal insulation, while thermoelectric modules are attached to one of the walls of the main tank, forming a battery, the cold side of which is used to transfer heat to the cooled liquid inside this tank, and to remove heat into the environment from the heated side thermoelectric batteries installed heat sink fins, in addition, above the main capacity there is an additional capacity, open at the top to collect rainwater and having a drain tubes in its lower part, with an additional tank installed above the quartz lamp that serves to destroy microorganisms and bacteria, resulting in rainwater.

Description

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.This utility model relates to electrical engineering and energy and can be used for additional cooling of oil transformers operating in conditions of a sufficient amount of rainfall, for example, at least 400 mm per year.

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].A device for cooling an oil transformer is known, comprising a radiator with mineral oil and a unit for injecting a stream of refrigerant (air), represented by a fan mounted vertically, while the fan wheel is placed in the casing [see Patent RU 143913, H01F 27/12, 2013].

Недостатком полезной модели является малая поверхность теплообмена и, как следствие, невысокая эффективность охлаждения.A disadvantage of the utility model is the small heat transfer surface and, as a consequence, the low cooling efficiency.

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.A cooling device for a transformer with a liquid dielectric is known, containing upper and lower metal collectors with nozzles for communication with the transformer tank and straight metal pipes of round or oval shape, communicating with the collectors and welded with their ends to the lower wall of the upper collector and to the upper wall of the lower collector [cm . Patent RU 2308109, H01F 27/10, 2006]. Inside these pipes, smaller diameter metal pipes are installed coaxially with them, passing through the collectors and welded at their ends to the upper wall of the upper collector and the lower wall of the lower collector. In this case, the inner pipes communicate with the surrounding air, and annular channels for the circulation of liquid are formed between the outer and inner pipes.

Недостатками устройства являются сложность конструкции и относительно невысокая поверхность теплообмена.The disadvantages of the device are the design complexity and relatively low heat transfer surface.

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.The closest in technical essence and the achieved result is a device for cooling an electrical apparatus, comprising upper and lower horizontally located collectors connected to the tank of the electrical apparatus using nozzles, vertically located cooling pipes hydraulically connected to the upper and lower horizontal collectors [see A.S. USSR No. 1517070, H01F 27/12, 1987]. In addition, the device is equipped with additional collectors and additional cooling pipes located horizontally or obliquely in the direction of fluid movement and hydraulically connected to the upper and lower horizontal collectors. In this case, additional manifolds with additional pipes are placed between the vertical pipes under the horizontal upper collector.

Недостатком устройства является относительно невысокая степень эффективности охлаждения вследствие того, что в дополнительных коллекторах в качестве охлаждающего агента используется воздух, имеющий низкий коэффициент теплоотдачи.The disadvantage of this device is the relatively low degree of cooling efficiency due to the fact that in additional collectors, air having a low heat transfer coefficient is used as a cooling agent.

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.The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the cooling efficiency of an oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall, due to additional liquid cooling of the lower horizontal collector.

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.The problem is solved by a thermoelectric device for additional cooling of an oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall, containing upper and lower horizontally located collectors connected to the transformer tank by means of pipes, vertically located cooling pipes hydraulically connected to the upper and lower horizontal collectors. Above the lower horizontal collector there is a heat transfer surface of the main tank mounted on a separate support, filled with liquid heat carrier and having thermal insulation. At the same time, thermoelectric modules are attached to one of the walls of the main tank, which form a battery, the cold side of which is used for heat transfer of the cooled liquid inside this tank, and heat sink fins are installed to remove heat into the environment from the heated side of the thermoelectric battery. In addition, an additional container is placed above the main tank, open on top for collecting rainwater and having a drain pipe in its lower part, while a quartz lamp is installed above the additional tank, which serves to destroy microorganisms and bacteria that form in rainwater.

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.The technical result of the utility model is additional liquid cooling of the lower horizontal collector and, as a result, increase the cooling efficiency of the oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall.

Сущность полезной модели поясняется следующим чертежом:The essence of the utility model is illustrated by the following drawing:

- на фиг. 1 изображено предлагаемое термоэлектрическое устройство для дополнительного охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков.- in FIG. 1 shows the proposed thermoelectric device for additional cooling of the oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall.

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).A thermoelectric device for additional cooling of an oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall contains vertical pipes 1 connected to the upper 2 and lower 3 horizontal collectors, which in turn are hydraulically connected to the transformer tank by pipes 4 and 5, respectively. Above the lower horizontal collector 3 there is a heat transfer surface of the main tank 6, mounted on a separate support 7 and having thermal insulation 8. Moreover, thermoelectric modules 9 are attached to one of the walls of the main tank 6, forming a battery, the cold side of which is used for heat transfer of the cooled liquid located inside the tank 6, and to remove heat into the environment from the heated side of the thermoelectric battery, heat-removing fins are installed 10. In addition, above the main tank 6 and an additional container 11, which serves to collect rainwater and has a drain pipe 12 in its lower part, while a quartz lamp 13 is installed above the additional tank 11, which serves to destroy microorganisms and bacteria formed in rainwater (Fig. 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.A thermoelectric device for additional cooling of an oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall is made on the basis of thermoelectric modules 9, which are Peltier elements, whose cold surfaces are a cold generator and are used to cool the liquid, and the hot surfaces are equipped with a heat removal system. The proposed thermoelectric device for additional cooling of the oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall operates as follows. Heated liquid flows from the upper part of the transformer tank through the pipe 4 to the upper horizontal manifold 2 and from there it enters the cooling pipes 1. When the liquid cools, its density increases, and when it goes down the pipes 1, it enters the lower horizontal manifold 3, whose upper wall is the heat transfer surface of the cooled liquid inside the main tank 6. The heat transfer surface of the tank 6 provides the most uniform cooling of the liquid in the lower horizontal m collector 3. The cooling fluid in the main tank 6 comes from the cold side of thermoelectric modules 9 attached to one of its walls, while the natural circulation of the liquid is provided due to the difference in the densities of the heated and cooled volumes of the liquid. Referring to FIG. 1, the shape of the main tank 6 allows you to continuously divert heated fluid flows directly into its upper layers. To maximize cold preservation, parts of the main tank 6 that are not in contact with other elements are thermally insulated 8. Rainwater entering the additional tank 11 is purified by ultraviolet radiation from a quartz lamp 13 in order to destroy microorganisms and bacteria, causing deposits and hindering heat transfer. Then, the purified rainwater flows downward through the drain pipe 12 and washes the heat-removing fins 10 attached to the heated side of the thermoelectric modules 9, while part of the water evaporates, therefore, a significant amount of heat is removed to the environment. Thus, additionally cooled liquid through the pipe 5 enters the lower part of the transformer tank.

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.In the proposed thermoelectric device for additional cooling of an oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall in comparison with the prototype, more efficient cooling of the liquid is provided, since an additional liquid located in the main tank, for example, water, is used as a cooling agent. In this case, the heat transfer coefficient from water to the wall during its free movement is higher than the heat transfer coefficient for the transverse flow around the turbulent air flow pipes by 3.57 ... 9 times. In addition, in the hottest time of the day, the cooling efficiency of the liquid located in the lower horizontal collector increases due to the fact that with an increase in its temperature, convective heat transfer increases.

Таким образом, дополнительное жидкостное охлаждение нижнего горизонтального коллектора приводит к повышению эффективности охлаждения масляного трансформатора, работающего в условиях достаточного количества дождевых осадков.Thus, additional liquid cooling of the lower horizontal collector leads to an increase in the cooling efficiency of the oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall.

Claims

A thermoelectric device for additional cooling of an oil transformer operating in conditions of a sufficient amount of rainfall, containing upper and lower horizontally located collectors connected to the transformer tank by means of nozzles, vertically located cooling pipes hydraulically connected to the upper and lower horizontal collectors, characterized in that above the lower horizontal collector there is a heat transfer surface of the main tank installed on an individual support filled with a liquid coolant and having thermal insulation, while thermoelectric modules are attached to one of the walls of the main tank, forming a battery, the cold side of which is used to transfer heat to the cooled liquid inside this tank, and to remove heat into the environment from the heated side thermoelectric batteries are equipped with heat-removing fins, in addition, an additional capacity is placed above the main capacity, open from above to collect rainwater and having a drain tubes in its lower part, with an additional tank installed above the quartz lamp that serves to destroy microorganisms and bacteria, resulting in rainwater.