في محوّل القدرة المغمور بالزيت يرتفع معدلُ تقادم الورق العازل ارتفاعًا أسّيًا مع درجة الحرارة. ولذلك فالذي يحدد العمر ليس المتوسط بل أسخن نقطة — وهي تقع عادةً في الجزء العلوي من الملف، في موضع لا يمكن تجهيزه بأدوات قياس.
كيف يجري الزيت
الدوران الطبيعي (ONAN). يسخن الزيت في الملف فيصعد، ثم يبرد في المشعّ فيهبط. ويقوده الطفوُ وحده، فهي مسألة حمل طبيعي كلاسيكية تعطي جريانًا بطيئًا متطبّقًا.
الدوران القسري (OFAF/ODAF). بمضخة. يوفّر قدرة تبريد أعلى، لكن يصير حاسمًا كيف يتوزع الجريان بين قنوات الملف.
فخّ الجريان العكسي
في التبريد القسري الموجَّه يُقسَّم الملف إلى مقاطع تفصلها قنوات أفقية. فإذا كان توزيع الضغط غير مواتٍ انعكس الجريان في بعض القنوات أو توقف. ومقطعُ الملف عند تلك القناة لا يكاد يُبرَّد البتة، وهناك تتكوّن النقطة الساخنة.
وهذا غير مرئي البتة في حساب ينظر إلى التدفق الكلي فحسب — فهو مسألة توزيع كلاسيكية تُحلّ بوضع أقراص التوجيه.
خواص الزيت تتغير بشدة مع الحرارة
لزوجةُ زيت المحوّلات تتغير بمراتب مع درجة الحرارة. وعند البدء البارد يكون الدوران ضعيفًا جدًا؛ فقد يسخن المحوّل المبرَّد طبيعيًا أكثر من المتوقع عند التشغيل البارد. والنموذج ثابت الخواص يُغفل هذا السلوك.
النمذجة
المسألة مقترنة: الموصل والعزل والزيت والخزان معًا. وحلّ الملف لفّةً لفّة غير عملي؛ بل تُستخدم منطقة مكافئة متباينة الاتجاه.
وتوزيعُ الخسائر يأتي من التحليل الكهرومغناطيسي وهو غير منتظم — فالفيض الشارد يُنتج ذرى خسارة موضعية عند أطراف الملف وفي جدار الخزان. وافتراضُ خسارة منتظمة يُغفل النقطة الساخنة.
وجريانُ الهواء على المشعّات جزء من النموذج أيضًا؛ فإذا تنفّست المشعّات هواءَ بعضها الدافئ انخفضت القدرة. انظر ملاحظة الوحدة الخارجية للمضخة الحرارية.
المراجع
- Churchill, S. W. & Chu, H. H. S. (1975). Correlating equations for laminar and turbulent free convection from a vertical plate. International Journal of Heat and Mass Transfer, 18(11), 1323–1329. DOI: 10.1016/0017-9310(75)90243-4
- Shah, R. K. & Sekulić, D. P. (2003). Fundamentals of Heat Exchanger Design. John Wiley & Sons. DOI: 10.1002/9780470172605