Com funciona un refrigerador d'aire de tub-aleta en un generador hidroelèctric
Els generadors hidroelèctrics produeixen grans quantitats de calor a causa de pèrdues elèctriques al nucli de l'estator, bobinatges, coixinets i sistema de ventilació. Per mantenir la fiabilitat i la vida útil de l'aïllament, aquesta calor s'ha d'eliminar contínuament. Aquí és on el refrigerador d'aire de tub-aleta (també anomenat refrigerador d'aire del generador o intercanviador de calor de-tub d'aletes) juga un paper crucial.
Un refrigerador d'aire de tub-aleta elimina la calor del generador refredant l'aire calent intern mitjançant aigua de refrigeració circulant.
El procés general:
- L'aire calent de l'estator del generador es bufa pels tubs amb aletes.
Els ventiladors del generador circulen l'aire per l'interior.
- L'aigua de refrigeració flueix dins dels tubs de l'intercanviador de calor de-tubs aletes.
- Transferències de calor de l'aire calent → aletes → tubs → aigua de refrigeració.
La superfície de l'aleta augmenta l'eficiència de la transferència de calor.
- L'aire refrigerat es retorna a l'estator i als bobinatges.
- L'aigua calenta surt del refrigerador i flueix cap a torres de refrigeració externes, un intercanviador de calor o sistemes de refrigeració d'aigua dels rius.
Com que el circuit d'aire està tancat, la pols i la humitat es mantenen fora, protegint l'aïllament del generador.
Disseny del sistema en un generador hidroelèctric
Un sistema de refrigeració d'un generador hidroelèctric típic inclou:
- Circuit d'aire intern (bucle tancat)
- Refrigeradors d'aire-tubs instal·lats al marc de l'estator
- Sistema d'aigua de circulació (sovint aigua del riu → bucle de refrigeració secundari → refrigerador del generador)
- Ventiladors interns muntats al rotor del generador
L'aire calent puja de manera natural a l'interior del generador i es dirigeix per conductes cap als refrigeradors d'aire. Després del refredament, l'aire torna a fluir a les cavitats de l'estator i del rotor.
Cicle de refrigeració-a-pas a pas
(1) Generació de calor a l'estator
Les pèrdues del bobinat de l'estator (pèrdues I²R), les pèrdues magnètiques i les pèrdues del nucli generen una gran quantitat de calor.
(2) Els ventiladors interns mouen l'aire calent
Els ventiladors-muntats al rotor o els ventiladors separats fan circular l'aire pel nucli i els bobinatges de l'estator.
(3) L'aire calent entra a l'intercanviador de calor del tub-aleta
El refrigerador està muntat al llarg del marc de l'estator i el flux d'aire es dirigeix a través de les aletes.
(4) L'aigua absorbeix calor
L'aigua freda (generalment entre 15 i 25 graus segons el disseny de la central hidroelèctrica) entra als tubs i elimina la calor de l'aire.
(5) L'aigua calenta surt a un sistema de refrigeració extern
Aleshores l'aigua flueix a:
Un intercanviador de calor,
Una torre de refrigeració, o
Extracció directa de la calor de l'aigua-del riu,
depenent del disseny de la planta.
(6) L'aire refrigerat torna al nucli del generador
El procés es repeteix contínuament, assegurant temperatures estables del generador.
Refrigerant l'aire calent del generador intern mitjançant aigua que flueix a través dels tubs amb aletes, permetent una eliminació eficient i tancada de la calor en bucle-sense exposar el generador a la humitat o la pols.
