輻射散熱

按輻射定律,每秒從每平方米發熱體表面輻射出去的熱量見式(1):

q=5.7×10-8v(T4-T04)(瓦/米2)………………(1)

式(1)中:

T——發熱體表面的溫度(K);

T0——為周圍介質的溫度(K);

5.7×10-8——從實驗得出的純黑物體的輻射常數;

V——因數,其值隨發熱體表面情況的不同而異,純黑物體為1,粗鑄鐵為0.97,毛面鍛鐵為0.95,磨光鍛鐵為0.29,毛面黃銅為0.2,磨光紫銅為0.17。

根據式(1)可以看出,由輻射散走的熱量,一方面決定于發熱體表面的特性,表面晦暗的物體的輻射能力大于表面有光澤的物體,另一方面決定于發熱體表面與其周圍介質的溫度。

一般,在平靜的大氣中,由輻射散發的熱量約占總散熱量的40%。當采用強制對流來冷卻電機時,由強制對流散走的熱量要比由輻射帶走的大得多,故輻射散熱常被略去不計。

對流散熱

從固體表面和流體直接接觸時的散熱情況可以發現。當固體表面的溫度與流體的溫度不相等時,它們之間產生熱交換,熱量將由高溫物體傳向低溫物體。這種交換熱實際上是傳導和對流兩種作用,但總稱為對流換熱。在電機中,鐵心、繞組或其他發熱部件中產生的熱量便是由流過這些部件的某一或某些表面的冷卻流體(空氣、氫氣、水、油等)所帶走,:因此對流散熱形式在電機冷卻系統中廣泛存在。這種散熱形式的散熱能力,主要取決于流體在固體表面上的運動狀態。

當流體作層流運動時,流體僅有平行于固體表面的流動。若將流體分成許多平行于固體表面的流動層,各層之間沒有流體的交換,這時在與固體表面垂直的方向,熱量的傳遞主要依靠傳導作用。

由于流體的導熱系數較小,所以層流時的固體表面的散熱情況很差。當流體作紊流運動時,流體各部分不再保持平行于固體表面的運動,而以平均流速向各方向作無規則的旋渦,這時熱量的傳遞主要依靠對流作用。

由于對流傳熱時的熱阻比較小,因此流體作紊流運動時的固體表面的散熱能力顯著提高。在紊流情況下,靠近固體表面仍舊存在著一個層流薄層,但如流體的流速越大,則這個層流層就越薄,表面散熱能力就越高。對流散熱時,表面散熱能力還與冷卻介質的物理性能(如導熱系數,比熱、重度等)以及固體表面的幾何形狀、尺寸以及它處在流體中的位置等因素有關。

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