[发明专利]一种电机用蒸发冷却介质

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸发冷却介质，特别涉及用于电机的蒸发冷却介质。

背景技术

水轮发电机定子蒸发冷却，是将蒸发冷却介质灌入电机定子冷却系统内，利用水轮发电机立式结构的形式，结合蒸发冷却技术的特点，实现无泵密闭自循环。由于蒸发冷却是利用合适沸点的液体介质的气化潜热吸热来冷却电机的，比常规的空冷和水内冷利用介质比热吸热冷却，具有所需的流量小、温度分布均匀及冷却效率高的特点。另外，由于是无泵密闭自循环，冷却循环系统的运行压力低，且采用的介质绝缘性能高，所以相比空冷和水内冷不仅冷却效果好，而且运行更安全可靠。

蒸发冷却介质的选用对于蒸发冷却电机的设计至关重要，原选用的介质为氟利昂CFC-113已经成熟应用，所需的参数都已获取，但是由于面临蒙特利尔议定书的规定，我国于2006年1月1日起禁用，目前国内除特殊用途经国家环保部门特批之外，禁止一切商用氟利昂CFC-113的生产、销售、使用。在现有技术中，替代蒸发冷却水轮发电机选用的冷却介质为十氟戊烷(HFC-4310)，属于环保型的介质，各种性能参数也适用于电机的蒸发冷却，但其沸点为55℃，比氟利昂CFC-113高8℃，导致电机的温升也相应提高；另外，目前市场上HFC-4310的价格还很昂贵，是氟利昂CFC-113的十五倍之多，增加了电机的成本，制约了蒸发冷却电机的市场使用前景。

中国专利200510086702.7提出一种用于电工设备的蒸发冷却混合介质，在已有的蒸发冷却介质中加入天然的成本较低的固体或液体介质，目的是利用混入介质填充设备中的空间，减少蒸发冷却介质的实际用量，从而降低了经济成本，这种方法对于采用浸润式具有大空间的蒸发冷却设备，如全浸式的蒸发冷却变压器，由于使用的蒸发冷却介质较多，采用这种方法，可以减少蒸发冷却介质的实际用量，可以降低经济成本，但对于采用管道内冷式的蒸发冷却设备，其冷却系统结构紧凑，如水轮发电机定子蒸发冷却系统中，冷却介质充在定子绕组微小的空心导线(每根空心导线的截面积仅为20m m²左右)内，这种混合介质的方法不再适用。而且由于加入了混合介质，减少蒸发冷却介质的实际用量，改变了蒸发冷却介质循环流动和传热的条件，使得设备的温升水平提高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种基于十氟戊烷(HFC-4310)的电机蒸发冷却用的三元混合介质。本发明可进一步降低蒸发冷却设备的温升水平，同时能够减少蒸发冷却介质的经济成本。

本发明的电机用蒸发冷却介质是基于十氟戊烷(HFC-4310)的三元混合介质，其主要成份是十氟戊烷(HFC-4310)，在十氟戊烷(HFC-4310)中加入1，1，1，2，2-五氟丁烷(HFC-365fa)与三氟二氯乙烷(HCFC-123)。

所述十氟戊烷(HFC-4310)、1，1，1，2，2-五氟丁烷(HFC-365fa)与三氟二氯乙烷(HCFC-123)的质量百分含量为：

HFC-4310：60％-90％

HFC-365fa：10％-30％

HCFC-123：0％-15％

进一步，各组分优选的质量百分含量为：

HFC-4310：70％-80％

HFC-365fa：15％-25％

HCFC-123：0％-10％

实验证明在HFC-4310、HFC-365fa与HCFC-123按下述质量百分含量混合时，其环境性能和热力性能更为优异：

HFC-4310：75％-80％

HFC-365fa：15％-20％

HCFC-123：0％-5％。

所述的HFC-365fa沸点是40.2℃，存在可燃比例为3.8％～13.3％，若单独用作蒸发冷却介质存在可燃性，即有安全隐患。所述的HCFC-123的沸点是27.85℃，由于沸点相对较低，单独用作蒸发冷却介质时不易冷凝，较难实现无泵密闭自循环，但混入HFC-365fa中具有阻燃作用，使得混合介质在用作电机蒸发冷却时不存在闪点和可燃范围。

本发明蒸发冷却介质，在电机正常工作状态下，三种组分是按配方均匀互溶的，均匀分布在电机蒸发冷却系统内。

本发明的蒸发冷却介质，其制备方法是在常温常压下，将十氟戊烷(HFC-4310)、1，1，1，2，2-五氟丁烷(HFC-365fa)与三氟二氯乙烷(HCFC-123)，共三种组分按照其相应的配比在液相状态下进行物理混合。