عنوان

افزایش هدایت حرارتی روغن ترانسفورماتور با استفاده از نانوذرات دوبعدی جهت بهبود ظرفیت خنک کنندگی

پ۲۶۱۰۷

per

افزایش هدایت حرارتی روغن ترانسفورماتور با استفاده از نانوذرات دوبعدی جهت بهبود ظرفیت خنک کنندگی

علی نوبهار

مهندسی فناوریهای نوین

۱۳۹۷

۷۰ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی نانوفناوری گرایش نانوالکترونیک

۱۳۹۷/۱۱/۱۷

نقش اساسی ترانسفورماتور در سیستم¬های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، اهمیت خنک کاری و حفظ ترانس در دمای نرمال، زمینه تحقیقات متعدد بر روی افزایش ظرفیت هدایت حرارتی روغن ترانسفورماتور (روغن معدنی) را فراهم آورده است. مطالعات انجام یافته، با هدف بکارگیری نانوذرات در روغن پایه و تولید نانوسیالی با ظرفیت بالای هدایت حرارتی بوده است. تقریبا یکی از عمده مشکلات در این روش کاهش شدید ولتاژ شکست معکوس در کنار افزایش ظرفیت هدایت حرارتی میباشد که استفاده از این سیالات را در صنعت برق با دشواری هایی مواجه ساخته است. در این پایان نامه مدل نظری Hashin-Shtrikman برای محاسبه تاثیر درصد ناخالصی نانوذرات h-BN و گرافن اضافه شده به روغن ترانسفورماتور در میزان هدایت حرارتی آن بکارگرفته شده است. مطابق معادله مذکور اضافه سازی میزان 2/0% وزنی نانوذرات h-BN که بطور ذاتی عایق الکتریکی بوده و در عین حال از میزان هدایت حرارتی بالایی برخوردارند، در روغن ترانسفورماتور موجب افزایش هدایت حرارتی از 0/115 W/m K به1/72W/m Kگردیده است. همچنین ترکیب 2/0% وزنی نانوذرات h-BN با 05/0% وزنی نانوذرات گرافن، هدایت حرارتی روغن ترانسفورماتور را به 1/92 W/m K افزایش می دهد که طبق شبیه سازی های FEM بعمل آمده، سرعت انتقال حرارت از مرکز گرما به بیرون را در زمان ثابت افزایش داده و حرارت نقطه داغ در مرکز ترانسفورماتور را کاهش میدهد. بعلت کم بودن درصد وزنی نانوذرات احتمال ته نشینی و توده شده گی این نانوذرات، در نتیجه حرکت و جابجایی حرارتی (همرفت) در داخل روغن ترانسفورماتور کاهش می یابد. در صورت بکارگیری در درصد های وزنی بالاتر h-BN امکان بکارگیری پمپ گرداننده روغن در داخل ترانسفورماتور قابل بررسی می باشد.

The indispensable role of transformers in energy distribution systems, has paved the way for numerous research and development studies in order to enhance thermal conductivity coefficient in transformer’s oil. Some of these studies were aimed at exploiting nano-particles in the basic oil providing a nano-liquid with high thermal conductivity. A common problem of this method is that the inverse breakdown voltage undergoes an intense deduction along with the rise of thermal conductivity, which has led to some difficulties in the power industry.In this thesis, the theoretical model of Hashin-Shtrikman was considered to calculate the impurity percentage of combining hBN and graphene nano-particles added to the transformer oil, to evaluate the thermal conduction. Founded on this equation, a 0.2% of hBN nano-particles weight distribution that are intrinsically dielectric and in the same time have a high thermal conductivity, leads to an increase of the thermal conduction from 0.115 W/mK to 1.72 W/mk. Also with an added weight distribution of 0.05% of graphene nano-particles we can achevie the number 1.92 W/mK in transformer’s thermal conduction.Our FEM simulations shows that heat transfer gets more rapid in a given time and the hot spot temperature decreases at the core of the transformer. Due to very low percentage of nano-particles weight distribution, sedimentation and aggregation will not be significant and thus, convection will decrease. It is plausible to consider a higher percentage of hBN to utilize the rotator oil pump in transformer

Increasing thermal conductivity using two dimensional nanoparticles in order to improve cooling function of transformer oil

نوبهار،‏

‏‏علی

تهيه کننده

عباسیان،‏

باغبان،

‏کریم

حامد

استاد راهنما

استاد مشاور

‏تبریز