[发明专利]一种变压器防絮罩及其网孔尺寸设计方法

权利要求书

1.一种变压器防絮罩网孔尺寸设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：根据流体力学原理和能量守恒原则，建立变压器散热效果衰减率η(a)随防絮罩网孔尺寸a变化的数学模型；

步骤(2)：根据统计学原理和空中絮状物分布情况，建立防絮效果F(a)随防絮罩网孔尺寸a变化的数学模型；

步骤(3)：基于散热效果和防絮效果两个目标，建立防絮罩网孔尺寸a的优化模型，进而求解得到了最优网孔尺寸。

2.根据权利要求1所述的变压器防絮罩网孔尺寸设计方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：

根据能量守恒定量，气流穿过防絮罩网孔之前的能量E₁应该等于气流穿过防絮罩网孔之后的动能E₂与气流克服网孔摩擦阻力所做功W_F的能量和，即为：

E₁＝E₂+W_F (1)

根据流体力学原理，防絮罩网孔内单位长度摩擦阻力R_m表示成：

式中，ρ表示空气密度，D表示网孔当量直径，λ表示摩擦阻力系数，v表示气流速度；

设防絮罩厚度为b，网孔当量直径D表示成：

摩擦阻力系数λ表示成：

式中，K表示网孔材质的粗糙度，R_e为雷诺数，表示成：

式中，u表示动力黏滞系数；

实际生产中，防絮罩一般工作在0～40℃，则对应的动力黏滞系数在1.37×10^-4～1.76×10^-4m²/s；设最大风速为20m/s，则：

根据式(4)、(5)和(6)得摩擦阻力系数λ的简化表达式：

考虑到网孔粗糙度K对R_m的影响，采用K对R_m修正后，结合式(2)、(3)和(7)得到：

假设横截面积为a²，厚度为b的气流流过防絮罩网孔，则克服网孔摩擦阻力所做的功表示成：

将式(9)代入式(1)得：

防絮罩的长度为L₁，宽度为L₂，防絮罩网孔的材质宽度为c，则气流穿过防絮罩之前的总动能E_1T表示成：

气流穿过防絮罩之后的总动能E_2T表示成：

气流克服防絮罩网孔摩擦阻力所做的总功W_FT表示成：

被防絮罩挡住，无法穿过防絮罩的气流能量E_3T表示成：

根据能量守恒定量，可得：

E_1T＝E_2T+E_3T+W_FT

则气流能量衰减率表示成：

3.根据权利要求2所述的变压器防絮罩网孔尺寸设计方法，其特征在于：防絮罩网孔材质采用不锈钢材质时，K取0.1mm。

4.根据权利要求1所述的变压器防絮罩网孔尺寸设计方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是指：柳絮的大小为2-4mm，杨絮的大小为3-3.5mm，根据统计学原理，设柳絮和杨絮的大小服从正态分布，依据正态分布的定义，可得柳絮大小的正态分布函数应满足：

求解式(17)并查阅标准正态分布表可得：

u₁＝3,σ₁＝0.25 (18)

则柳絮大小的正态分布函数F₁(x)表示成：

x表示柳絮大小；

同理可得杨絮大小的正态分布函数F₂(y)：

y表示杨絮大小；

设柳絮和杨絮含量一样，则防絮罩网孔尺寸与防絮罩滤除效果的关系表示成：