|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Эффект неравномерного распределения тока по сечению проводника, обусловленный близостью второго проводника с током, называется эффектом близости. Как и поверхностный эффект, он ведет к увеличению потерь мощности в проводнике, которые учитываются коэффициентом близости feg. Потери в деталях из магнитных материалов. В магнитных материалах, магнитопроводах, находящихся в переменном магнитном поле, возникают потери Р„ = Рв + Рт, обусловленные появлением вихревых токов (Р) и явлением гистерезиса (Р) соответственно. Потери приводят к нагреву магнитопровода. Схема возбуждения вихревых то-ков показана на рис. 3-3, а. Они инду-"" цируются основным переменным магнитным потоком, охватывая его. В свою очередь, вихревые токи создают свои магнитные потоки, которые в каждый данный момент направлены навстречу основному потоку, ослабляя его. Для снижения потерь от вихревых токов магнитопроводы выполняют щихтованными (рис. 3-3,6), т. е. наборными из электрически изолированных пластин толщиной 0,2 - 0,5 мм. Пластины располагаются вдоль магнитных линий, разрезая контур вихревого тока и увеличивая тем самым сопротивление ему, что приводит к снижению значения вихревого тока. Чем тоньще пластины, тем меньше вихревые токи. Для уменьшения потерь от гистерезиса следует применять магнитомягкие стали, т.е. такие стали, которые имеют более узкую гистерезисную петлю. Потери в магнитопроводах аппаратов при переменном потоке мргут быть подсчитаны по формуле fW. f  Вихревой ток Поток от Вихревых moKoS Рис. 3-3. Схема возникновения вихревых токов (а) и направление шихтовки магнитопроводов (б) Рот = Рв + л = + СТг (3-5) где Ств и Gr - коэффициенты для потерь на вихревые токи и гистерезис; / - частота; В - индукция. 3-2. ОТДАЧА ТЕПЛОТЫ НАГРЕТЫМ ТЕЛОМ Передача теплоты всегда идет от более нагретых тел к менее нагретым и происходит до тех пор, пока температура тел не сравняется. Чем выше температура нагретого тела, тем интенсивнее будет происходить передача теплоты. Различают три вида передачи теплоты - теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. Теплопроводность. Это - свойство материала передавать теплоту от более нагретых мест к менее нагретым. Передача теплоты может происходить внутри одного тела, между двумя соприкасающимися телами и между двумя телами, разделенными третьим. Количество теплоты Q, проходящей в единицу времени t от более нагретого участка к менее нагретому, пропорционально площадке (сечению) s, через которую передается теплота, перепаду температуры (©i - ©2)/5 в направлении, перпендикулярном площадке, и зависит от теплопроводящих свойств среды X: (3-6) Рис. 3-4. Передача теплоты через плоскую стенку (теплота распространяется только в одном направлении) где 6 - толщина стенки (рис. 3-4). Теплопроводящие свойства среды характеризуются коэффициентом теплопроводности, численно равным количеству теплоты, проводящей через площадку 1 м в течение 1 с при перепаде температуры 1 К/м. Этот коэффициент обозначается Х и измеряется в ваттах на метр-кельвин. Если два тела с температурами ©i и ©2 разделены третьим (плоской стенкой) с теплопроводностью X и если считать, что теплота распространяется только в одном направлении, то изменение температуры в стенке происходит по прямой (рис. 3-4). Конвекция. Газ или жидкость, соприкасающиеся с поверхностью нагретого тела, нагреваются у этой поверхности. Нагрев соприкасающихся слоев происходит за счет теплопроводности. Нагретые слои становятся легче соседних, более холодных слоев окружающей среды, поднимаются вверх, уносят отобранную от нагретого тела теплоту. Указанный физический процесс и носит название теплоотдачи через конвекцию. Если скорость движения частиц охлаждающей среды определяется только степенью их нагрева у поверхности горячего тела, то конвекция называется естественной. Если скорость движения частиц охлаждающей среды задается принудительно (при помощи вентиляторов, насосов), то конвекция называется искусственной. Как при естественной, так и при искусственной конвекции движение газа (жидкости) может быть ламинарным или турбулентным. Ламинарным называется такое движение, при котором частицы газа (жидкости) движутся параллельно. Ламинарное движение имеет обычно малую скорость. С ростом скорости характер движения жидкости изменяется, элементарные струйки перестают двигаться по параллельным траекториям и начинают завихряться. Их движение становится турбулентным (вихревым). Переход из ламинарного движения в турбулентное происходит для данного газа (жидкости) при некоторой скорости, называемой критической. В области ламинарного движения теплота, снятая с нагретого тела пограничным слоем, частично уносится этим слоем, а частично теплопговодностью передается соседним слоям. Чем дальще слой от поверхности нагретого тела, тем меньще он участвует в теплосъеме. При турбулентном движении за счет перемешивания с нагретой поверхностью соприкасается гораздо больше жидкости (газа), снятая теплота интенсивнее передается всему потоку охлаждающей среды. В итоге и съем теплоты с нагретой поверхности идет намного интенсивнее, чем при ламинарном движении. Количество теплоты, отдаваемой конвекцией за время t, <2 = /Ск(©1 -©2)П (3-7) где К - коэффициент теплоотдачи конвекцией, ВтДм - К); ©i - температура нагретого тела, °С; ©2 - температура охлаждающей среды, °С; F - поверхность теплоотдачи, м. Коэффициент теплоотдачи конвекцией определяет количество теплоты, которая отдается в секунду с 1 м нагретой поверхности при разности температур поверхности и охлаждающей среды 1 °С. Он зависит от многих факторов, главные из которых - скорость движения и теплоемкость охлаждающей среды, температура поверхности и среды, геометрические размеры нагретой поверхности. Тепловое излучение. Излучение представляет собой процесс переноса тепловой энергии от нагретого тела к телам, расположенным в окружающем пространстве. Процесс осуществляется электромагнитными колебаниями с различной длиной волны. В наибольшей степени переносят тепловую энергию инфракрасные лучи (длина волны 0,8-40 мкм), в меньшей степени - световые лучи (длина волны 0,4-0,8 мкм). Физические свойства тепловых и световых лучей сходны. И те и другие распространяются со скоростью света, способны претерпевать преломление и отражение при встрече с какими-то поверхностями. Поверхность, которая отражает от себя все падающие на нее лучи, называется абсолютно белой поверхностью. Поверхность, полностью поглощающая все падающие на нее лучи, называется абсолютно черной. К таким поверхностям (телам) близки ламповая сажа, асбошифер, черная матовая краска. Будучи нагретым, абсолютно черное тело излучает такое же количество энергии, которое оно поглощает. Абсолютно черное тело обладает максимальной способностью излучения, и основные законы излучения выведены для него. Излучательная способность других тел сравнивается с излучательной способностью абсолютно черного тела как эталоном. Количество теплоты, излучаемой с поверхности нагретого тела в 1 с, определяется формулой loooj lioooJJ е = /сл (3-8) где /Сд - коэффициент излучения, ВтДм • К*); /Сд = 5,7а, здесь а - постоянная излучения (см. таблицы в справочниках); ©i - температура нагретого тела. К; ©2 - температура тел, на которые падают лучи, К. Теплоотдача в установившемся режиме. Теплоотдача с поверхности тела обычно происходит одновременно конвекцией и тепловым излучением. При этом трудно установить, какая часть теплоты передается в окружающую среду тем или другим видом теплоотдачи. Поэтому вводят понятие коэффициента т,еплоотдачи/ст.. Коэффициент теплоотдачи (табл. 3-1) определяет количество теплоты, которая отдается в окружающую среду за 1 с всеми видами теплоотдачи с 1 м Таблица 3-1
0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 |
||||||||||||||||