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變壓器內自然對流現象之研究

為了解決top up coolant中文的問題，作者施俊豪 這樣論述：

對於許多電力設備的操作與設計者來說，能夠得知系統發生熱點的最大溫度值與其位置是非常重要的。電力變壓器的使用期限與其包裹導體之絕緣層劣化率密切相關。變壓器所用之絕緣紙或壓紙板等絕緣材料，隨溫度的升高，因熱劣化的關係，機械強度逐漸降低，最後只要略受震動，絕緣物就會碎裂，造成破壞，因此為了確保絕緣層之合理使用期限，預防不正常的劣化速度，如何正確預知導體最熱點的溫度是必要的。隨著能源節約及空間的需求越來越重要，很多實際的工程應用是利用自然對流達到冷卻。變壓器系統通常由油泵引導流體進入冷卻流道達到散熱的效果，相較於強制對流冷卻，自然對流冷卻的目的即是提供系統操作者一個安全的估算，當強制對流外力消失時，

物件仍不致燒毀。本論文的目的係以一桿上型變壓器作為研究的系統，分析工作流體在流道內之自然對流行為與其熱傳特性，並預測其熱點發生的位置。其幾何模型為一密閉的圓筒型容器，內部中心擺置一圓柱體與層列式的線圈，解析二維穩態自然對流紊流問題。研究重點在於藉由不同的Ra、Pr、線圈與鐵心熱性質、容器徑高比、線圈數目、區塊比等參數，來探討系統之溫度分佈、線圈熱點值與位置及熱傳之間的變化情形。結果發現其流動型態主要在容器頂部區域，產生由內往外循環之渦流，而在容器底部則多為停滯的狀態且溫度呈現熱分層的現象。參數分析的結果顯示，線圈區塊比與容器徑高比有效影響系統熱點值，將區塊比從3提高至5，可降低最大溫度值20%

，徑高比由0.25增大至0.4可降低33%。本文並研究不同的邊界條件如何影響其系統溫度分佈。期以此變壓器自然對流的分析模式，對未來許多採用自然對流散熱設計之設施分析上有所幫助。