对于隧道内敷设的铝合金铝芯电缆,其散热方式包括热传导、热对流和热辐射。其中,铝合金铝芯电缆本体各层材料之间的热量通过热传导传递;由于隧道空间相对较大,为了保证工作人员的正常工作,带走铝合金铝芯电缆产生的热量,隧道通常配备通风系统,通过空气热对流传递热量,为强制对流;隧道墙面与铝合金铝芯电缆表皮之间一般存在温差,因此两者之间存在热辐射。但由于空气的强制对流,热辐射通常对铝合金铝芯电缆的温升影响较小,可以忽略不计。
铝合金铝芯电缆敷设隧道位于地下15米至20米,因此地面温度和热扩散系数的变化对隧道温升影响不大。为了简化铝合金铝芯电缆隧道传热分析过程中的计算,可以改变隧道入口的空气温度,分析铝合金铝芯电缆的温升。
通过COMSOL.Multiphysics对隧道内敷设的铝合金铝芯电缆进行电热一流耦合场模拟,分析了空气流速和铝芯电缆温度
a)在隧道温度不同的情况下,隧道内最大空气流量根据入口风速有不同程度的变化,随着入口风速的增加,隧道内最大空气流量增加较大。
b)在相同载荷下,当铝合金铝芯电缆人口温度相同时,入口铝合金铝芯电缆各层温差不大。隧道内风速越大,铝合金铝芯电缆的最高温度越低,越有利于铝合金铝芯电缆向周围环境散热。
c)随着外部环境温度的升高,铝合金铝芯电缆各层的温度不断升高。由于空气流动带走热量,出口铝合金铝芯电缆线芯的温度明显高于入口温度,随着风速的提高,有利于铝合金铝芯电缆的远距离散热。降低铝合金铝芯电缆各层的温度,从而提高载流量。增加已建线路的输送容量,减少新线路的投资,具有现实的经济意义。
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