劉巍

摘要對帶有通風(fēng)孔的開關(guān)柜進(jìn)行模擬，在開關(guān)柜壁面溫度變化相同時，研究了不同濕度周期性變化下開關(guān)柜內(nèi)部凝露的情況，當(dāng)濕度與壁面溫度反相位變化時，開關(guān)柜內(nèi)部凝露最為嚴(yán)重；同相位變化時，開關(guān)柜內(nèi)部無凝露現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞開關(guān)柜；凝露；溫濕度；數(shù)值模擬

開關(guān)柜作為配電系統(tǒng)中重要控制設(shè)備，其穩(wěn)定性直接影響著電力系統(tǒng)的正常運行。但柜體常常由于環(huán)境潮濕等原因發(fā)生凝露造成設(shè)備異常，嚴(yán)重時會導(dǎo)致安全事故。開關(guān)柜防凝露的措施很多，目前應(yīng)用最廣泛的即在柜體上開通風(fēng)孔。本文比較了3種不同濕度變化下開關(guān)柜內(nèi)部凝露的情況。

1計算模型

模型如圖1所示，帶通風(fēng)孔的開關(guān)柜簡化成二維腔，其中模型高寬比為2：1，模型右側(cè)部分開口。

2控制方程及邊界條件

其中，Yi是組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，s為質(zhì)量源項，s為能量源項。外界為水蒸氣和干空氣組成的濕空氣，采用壓力進(jìn)出口邊界，左壁面溫度為323K，右壁面溫度周期性變化，其余壁面均絕熱。

3計算結(jié)果和分析

壁面溫度：T=293～303；水蒸氣體積含量：0.0185～0.0225，對3種工況A，B，C進(jìn)行了模擬，研究了48h內(nèi)3種工況下開關(guān)柜內(nèi)部的凝露。壁面溫度以及環(huán)境濕度變化曲線如圖2所示。

3.1 3種工況下開關(guān)柜內(nèi)流場分布

圖3給出了3種工況下計算時刻為12h的流場分布。外界濕空氣從下部入口進(jìn)入，經(jīng)由溫度較高的左壁面，從上部出口流出。由于左右壁面的溫差，柜內(nèi)形成自然對流。3種工況下流場分布相似，說明開關(guān)柜內(nèi)部流動主要受溫度條件的影響。同時發(fā)現(xiàn)：濕空氣在柜體上部形成“渦”，此區(qū)域中濕空氣在柜內(nèi)循環(huán)流動，而自然對流難以將這部分濕空氣排出柜外。

3.2 3種工況下開關(guān)柜內(nèi)冷凝量比較

圖4給出了48h內(nèi)，工況B，C條件下，柜體右側(cè)壁面水蒸氣的冷凝速率。而工況A無冷凝。

當(dāng)壁面溫度越低，外界濕度越高時，冷凝速率越大。工況C條件下，柜內(nèi)冷凝速率更大，冷凝更加嚴(yán)重。在一個周期內(nèi)，工況B，C的冷凝量分別為2.005g/m3、9.45g/m3。

4結(jié)論

1）柜內(nèi)存在流動死區(qū)，即“渦”。若要達(dá)到除濕防凝露的最佳效果，應(yīng)結(jié)合其他方式除濕。

2）環(huán)境溫度較低時，環(huán)境濕度越大，開關(guān)柜內(nèi)越容易產(chǎn)生冷凝，而且冷凝速率也越大。工況C下凝露最嚴(yán)重，冷凝量約為工況B的5倍。對于帶通風(fēng)口的開關(guān)柜而言，要注意環(huán)境溫濕度控制。