基于热网络法的潜油电机传热性能分析

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作为潜油核心设备的潜油电机因工作效率高,能够适应各种复杂的环境,得到了广泛应用。但是,据统计,超过80%的潜油电机是由于温升过高而损坏的。这一方面是由于潜油电机井下环境温度高,环境恶劣;另一方面是由于为了追求电机的工作效率,潜油电机自身的电磁负荷偏大,导致了潜油电机自身发热严重。因此,准确的计算和优化潜油电机的温度是十分必要的。  本文提出了一种新型的热网络法去研究潜油电机的传热特性。针对潜油电机的实际运行情况和特殊结构,建立热网络模型。根据电机传热理论,求解热网络模型中的热参数。为了提高计算的精度,模型中考虑了电机生产工艺对潜油电机温度的影响,引入接触热阻去解决两种不同材料之间的传热问题。充分考虑电机内外油的流动对电机温升的影响,根据热力学第一定律,采用高斯赛德尔迭代法,得到电机各部分平均温度及温升,实现温度与流体和电磁的耦合。并结合热力学第二定律,通过分析潜油电机的熵产,(炯)损率来改善电机的性能。并提出改善温升的方法。通过比较样机温升试验,表明热网络模型计算结果与试验数据较为接近。本方法为今后电机的温升预测和传热研究提供了一定依据。最后,将基于热网络法计算潜油电机温度内容进行总结,根据热网络计算出的结果,对基于热网络法计算潜油电机温度程序进行编程,得到可视化程序。为同系列潜油电机温度计算和后续研究提供便利。
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