Лабораторная работа 3. изучить численную методику теплового расчета кабелей в стационарном тепловом режиме, провести расчет температурного поля в кабеле с помощью ЭВМ и допустимой

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

СТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ В КАБЕЛЯХ

Цель работы:

изучить численную методику теплового расчета кабелей в стационарном тепловом режиме, провести расчет температурного поля в кабеле с помощью ЭВМ и допустимой токовой нагрузки.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Блок-схема теплового расчета кабелей приведена в приложении. Расчет нагрузочной способности кабеля проводится в два этапа. На первом этапе находится поле температур в кабеле. Вторым этапом решения поставленной задачи является определение допустимой токовой нагрузки. Порядок решения следующий. По найденным узловым температурам наружной поверхности кабеля устанавливаются средние температуры Т_ср со стороны элементов, аппроксимирующих наружную границу кабеля. По средней температуре определяется плотность теплового потока

, i=1, 2, …, .

где i и соответственно номер стороны и количество сторон элементов, примыкающих к границе S.

Линейная плотность теплового потока через наружную поверхность кабеля равна

Где ζ _i – длина i – й стороны элемента, примыкающего к границе S.

На основании закона сохранения энергии можно записать

Q_Σ = Q + Q_S1,

где Q - линейная плотность теплового потока, обусловленного диэлектрическими потерями в изоляции;

Q_S1 - линейная плотность теплового потока, проходящего через половину поверхности контакта жилы и изоляции S₁.

В силу симметрии температурного поля относительно диаметра кабеля, проведенного через центр жилы, линейную плотность теплового потока, проходящего черев всю поверхность контакта жилы и изоляции, можно определить следующим образом:

Q_Σ = 2 Q_S1,

где Q_S1 = Q_Σ - Q

Тогда допустимая токовая нагрузка на кабель находится по формуле

,

где R_T - электрическое сопротивление единицы длины жилы при допустимой температуре нагрева.