पैड-माउंटेड ट्रान्सफोर्मरहरूको नियन्त्रण केबिनेटका लागि थर्मल अनुकूलन डिजाइन

विश्व ऊर्जा परिवर्तन अपकेंद्रीय वायु उत्पादन को बढ़ावा देता है, फिर भी जटिल समुद्री पर्यावरण टर्बाइन की विश्वसनीयता को चुनौती देता है। पैड-माउंटेड ट्रान्सफार्मर कंट्रोल केबिनेट (PMTCCs) के ताप - निकासी का प्रबंधन महत्वपूर्ण है—अनिकासित ताप घटकों को क्षति पहुँचाता है। PMTCC ताप - निकासी का अनुकूलन टर्बाइन की दक्षता में सुधार लाता है, लेकिन अधिकांश शोध अपकेंद्रीय वायु उत्पादन पर केंद्रित होता है, अपकेंद्रीय को नजरअंदाज करता है। इसलिए, अपकेंद्रीय स्थितियों के लिए PMTCCs का डिजाइन सुरक्षा को बढ़ावा देने के लिए किया जाना चाहिए।

1 PMTCC ताप - निकासी का अनुकूलन
1.1 ताप - निकासी उपकरणों को जोड़ें

अपकेंद्रीय PMTCCs के लिए, तनु धूम और आर्द्रता के खिलाफ पूरी तरह से सील किए गए ताप - निकासी उपकरणों को जोड़ें/अनुकूलित करें। ये ट्रान्सफार्मर के बगल में स्थापित होते हैं, विशेष इंटरफेस के माध्यम से जुड़े होते हैं, जो कि प्रभावी शीतलन लूप बनाते हैं। उपकरणों में हवा का प्रवाह: देखें चित्र 1।

अपकेंद्रीय वायु उत्पादन के लिए समुद्री जलवायु की विशिष्टताओं, जैसे बड़े तापमान उतार-चढाव, उच्च आर्द्रता, और तनु धूम के अपघटन के कारण, ट्रान्सफार्मर कंट्रोल केबिनेट के ताप - निकासी प्रदर्शन पर अधिक सख्त मानक लगाए जाते हैं। ताप - निकासी डिजाइन के यथार्थ अनुकूलन को प्राप्त करने के लिए, यह अध्ययन अन्योन्यतामूलक एल्गोरिदम का उपयोग करके ANSYS और MATLAB को नवीनतम ढंग से जोड़ता है, जिससे ताप - निकासी के चौड़ाई पैरामीटर का अनुकूलन होता है।

ANSYS के बिल्ट-इन पैरामीट्रिक प्रोग्रामिंग भाषा की सीमाओं के कारण, जो अनुकूलन एल्गोरिदम को सीधे एकीकृत करने में असमर्थ है, MATLAB को एक मध्यस्थ के रूप में अपनाया जाता है। ANSYS के द्वितीयक विकास इंटरफेस के विकास के माध्यम से, ANSYS और MATLAB के बीच एक निरंतर संपर्क स्थापित किया जाता है। यह माना जाता है कि ताप - निकासी का कुल क्षेत्र 0.36 m² है, और ताप - निकासी के पीछे की चौड़ाई a_z और ताप - निकासी के दोनों तरफ की चौड़ाई a_c के बीच का संबंध इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

विस्तृत गणना और सिमुलेशन के माध्यम से, ताप - निकासी की अनुकूलित पीछे की चौड़ाई 0.235 m निर्धारित की गई है, जिसके साथ दोनों तरफ की ताप - निकासी की चौड़ाई 1.532 m तक समायोजित की गई है। यह अनुकूलन ताप - निकासी के कुल क्षेत्र को बनाए रखते हुए इसके ताप - निकासी प्रदर्शन को बढ़ावा देता है।

1.2 बलपूर्वक हवा शीतलन प्रौद्योगिकी

बलपूर्वक हवा शीतलन पंखों का उपयोग करके हवा के परिचलन को तेज करता है, हवा के संवहन के माध्यम से तापमान अंतर को बढ़ाकर ताप - निकासी को सुधारता है। यह केबिन के तापमान को सुरक्षित रूप से नियंत्रित करता है, लेकिन नलिकाओं में घर्षण और स्थानीय नुकसान का सामना करता है। अनुकूलन में नलिका की चौड़ाई 100 से 120 mm तक बढ़ाना और हाइड्रोडायनामिक व्यास को कम करना शामिल है, जिससे ऊर्जा की हानि कम होती है और दक्षता में सुधार होता है। ठंडा तेल निचले पाइपों के माध्यम से टंकी में वापस आता है, जिससे दोहरा शीतलन का एक बंद संरचना बनती है। परिचलन देखें चित्र 2।

ताप - निकासी को अनुकूलित करने के लिए, ऑयल नेचुरल एयर फोर्स्ड (ONAF) शीतलन मोड का चयन किया जाता है। पंख हवा के प्रवाह को निचले से ऊपरी दिशा में ले जाते हैं, जो रेडिएटर की पूरी सतह को प्रभावी रूप से शीतल करता है।

1.3 मुख्य ट्रान्सफार्मर चैम्बर में इनलेट और आउटलेट का अनुकूलन

ट्रान्सफार्मर कंट्रोल केबिनेट की शक्ति हानि और इनलेट और आउटलेट के बीच अपेक्षित तापमान अंतर के आधार पर, थर्मोडायनामिक्स का उपयोग करके आवश्यक हवा का प्रवाह की गणना की जाती है। हवा के प्रवाह V का सूत्र है:

सूत्र में:

• Q इकाई समय में ताप - निकासी है;

• ρ हवा का घनत्व है;

• b विशिष्ट ऊष्मीय क्षमता है;

• ΔT इनलेट और आउटलेट के बीच तापमान अंतर है।

वेंटिलेशन दक्षता के संभावित गिरावट के कारण, मापा गया हवा का प्रवाह दर 1.6V सेट किया जाता है। प्रभावी इनलेट क्षेत्र A की गणना करने का सूत्र है:

जहाँ v इनलेट और आउटलेट दोनों पर हवा का वेग दर्शाता है। ट्रान्सफार्मर कंट्रोल केबिनेट की शक्ति हानि को स्पष्ट करने और इनलेट और आउटलेट के बीच अपेक्षित तापमान अंतर को निर्धारित करने के बाद, थर्मोडायनामिक सिद्धांतों का उपयोग करके आवश्यक हवा का प्रवाह V की गणना की जाती है। अंत में, हवा के प्रवाह V के आधार पर इनलेट और आउटलेट के विशिष्ट आयाम डिजाइन किए जाते हैं:

• इनलेट: 0.200 m चौड़ाई और 0.330 m ऊँचाई;

• आउटलेट: 0.250 m चौड़ाई और 0.264 m ऊँचाई।

इनलेट दबाव हानि और खुले क्षेत्र के बीच संबंध का विश्लेषण दर्शाता है कि खुले क्षेत्र को बढ़ाने से गैस दबाव हानि को प्रभावी रूप से कम किया जा सकता है, जिससे ताप - निकासी दक्षता में सुधार होता है। कंट्रोल केबिन की संरचनात्मक ताकत को सुनिश्चित करने के लिए, इनलेट खुले क्षेत्र को 0.066 m² सेट किया जाता है। प्रभावी वेंटिलेशन क्षेत्र को बढ़ाने के लिए, ग्रिल और लुवर कवर को संयोजित करने की विधि का उपयोग किया जाता है, जो वेंटिलेशन पारित्रों को बढ़ाता है और धूल और वर्षा के प्रवेश को रोकता है। मुख्य ट्रान्सफार्मर चैम्बर के निचले भाग में, जमीन से लगभग 40 cm ऊपर एक अतिरिक्त हवा इनलेट विंडो लगाया जाता है, जो इनलेट क्षेत्र को और भी बढ़ाता है।

निचले इनलेट और ऊपरी आउटलेट के सिद्धांत के आधार पर, इनलेट और आउटलेट की व्यवस्था का अनुकूलन किया जाता है। इनलेट को मुख्य ट्रान्सफार्मर चैम्बर के निचले भाग में और आउटलेट को ऊपरी भाग में स्थापित किया जाता है, जिससे प्राकृतिक संवहन बनता है। इससे गर्म हवा आसानी से ऊपर उठती है और आउटलेट से बाहर निकलती है, जबकि ठंडी हवा इनलेट से आती है, जो प्रभावी हवा का परिचलन बनाता है और ताप - निकासी दक्षता में सुधार करता है।

1.4 कंट्रोल केबिन संरचना का अनुकूलन

अपकेंद्रीय वायु उत्पादन के लिए नमक, आर्द्रता, और अपघटन योग्य पदार्थों की विशिष्ट चुनौतियों का सामना करने के लिए, उच्च दक्षता वाले अपघटन रोधी सामग्री और उन्नत सीलिंग प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जाता है, जिससे कंट्रोल केबिन की समग्र सुरक्षा में सुधार होता है।

प्रवर्धित ताप - निकासी डिजाइन:

• अनुकूलित वेंटिलेशन विंडो: अपर्याप्त निकासी विंडो के कारण अपर्याप्त ताप - निकासी को सुधारने के लिए, शीर्ष और दिशाओं पर अतिरिक्त वेंट लगाए जाते हैं। गणना द्वारा वेंट का आकार और मात्रा निर्धारित की जाती है, जिससे हवा का प्रवाह अधिकतम होता है और संरचनात्मक संतुलन बना रहता है:

• 80 शीर्ष-स्थित वेंट (प्रत्येक 1.0 m × 0.2 m);

• 20 दिशा-स्थित वेंट (प्रत्येक 2.0 m × 0.15 m)।

केबल प्रवेश और हवा का प्रवाह का अनुकूलन:

• आयताकार इनलेट: फ्रेम आधार के चैनल स्टील में आयताकार केबल प्रवेश द्वार बनाए जाते हैं, जो केबल इंस्टॉलेशन को सरल बनाते हैं और हवा के प्रवाह के मार्ग को सुधारते हैं।

• स्लाइडिंग बेस प्लेट: एक स्लाइडिंग बेस प्लेट टर्मिनलों तक केबल को रूट करने में सहायता करता है, साथ ही प्रभावी सीलिंग बनाए रखता है, जिससे आंतरिक घटक सुरक्षित रहते हैं।

ये अनुकूलन एक संरचित, अच्छी तरह से विभाजित केबल व्यवस्था का निर्माण करते हैं, जो थर्मल प्रबंधन और सिस्टम दक्षता दोनों में सुधार करता है।

2 प्रयोगात्मक सत्यापन
2.1 प्रयोगात्मक सेटअप

ताप - निकासी डिजाइन की योग्यता की पुष्टि करने के लिए, एक प्रयोगात्मक प्लेटफार्म निर्मित किया गया, जो अपकेंद्रीय वायु उत्पादन के पर्यावरण को व्यापक रूप से सिमुलेट करता है। दो पंखों का उपयोग अपकेंद्रीय वायु गति और दिशा को नकल करने के लिए किया गया। प्रयोगात्मक उपकरण सारणी 1 में सूचीबद्ध हैं।

अपकेंद्रीय वायु उत्पादन के पर्यावरण को सिमुलेट करने के लिए, जब पंखों का उपयोग वायु गति और दिशा को नकल करने के लिए किया जाता है, तो वायु गति की समानता और दिशा की विविधता पर ध्यान देना चाहिए। समान वायु गति कंट्रोल केबिन के ताप - निकासी प्रदर्शन का यथार्थ मूल्यांकन के लिए महत्वपूर्ण है, और विविध वायु दिशाएं अपकेंद्रीय वायु दिशा के परिवर्तनों को अधिक व्यापक रूप से सिमुलेट करती हैं। इसलिए, प्रयोग के दौरान, पंखों को यथार्थ रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि वायु गति और दिशा वास्तविक अपकेंद्रीय वायु उत्पादन की विशेषताओं के अनुरूप हों।

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