بررسي تجربي رفتار انتقال گرماي همرفتي و ولتاژ شكست عايقي AC نانوروغن ترانسفورماتور با ذرات Fe3O4

Experimental Analysis of Convective Heat Transfer Behavior and AC Dielectric Breakdown Voltage of Transformer Oil Including Fe3O4 Nanoparticles

در مقاله حاضر مطالعه تجربي رفتار انتقال حرارت همرفتي و ولتاژ شكست عايقي متناوب، AC نانو روغن جهت استفاده در ترانسفورماتورهاي برق مدنظر مي‌باشد. نانو روغن مورد مطالعه حاوي نانو ذرات كلوئيدي مغناطيسي اكسيد آهن با سيال پايه روغن ترانسفورماتور از نوع نيترو ليبرا است كه اين نوع روغن از روغنهاي متعارف مورد استفاده در ترانسفورماتورها است.آزمايشهاي تجربي انتقال حرارت همرفتي با استفاده از دستگاه آزمايشگاهي ساخته شده صورت گرفته و اين آزمايش­ها در رژيم جريان آرام و تحت شار حرارتي اعمالي ثابت روي ديوارهانجام پذيرفته است. همچنين آزمايش ولتاژ شكست متناوب با استفاده از دستگاه اندازه ­گيري ولتاژ شكست BA100 بر اساس استانداردIEC 6015 انجام گرفته است. نتايج تحقيق حاضر نشان مي‌دهدنانوروغن تهيه شده با نانوذرات مغناطيسي اكسيد آهن با اندازه متوسط 23 نانومتر و با غلظت حجمي 0/1 درصد داراي ضريب انتقال حرارت همرفتي متوسط به ميزان 4/5 درصد بيشتر از روغن پايه مي‌باشد. همچنين ولتاژ شكست عايقي متناوباين نانو روغن با غلظت حجمي0/1 درصد، به ميزان 23/8 درصد نسبت به روغن پايه بهبود يافته است. داده­هاي حاصل از آزمايش تحليل انتقال حرارتهمرفتي با روابط تجربي ديگر محققان مقايسه گرديده است.

Experimental study of convective heat transfer behavior and the AC dielectric breakdown voltage of nano oil for use in transformers is the main scope of this work. The nano oil containing colloidal magnetic Fe3O4 nanoparticles at different volume concentration and the Nytro Libra oil that is the conventional oil in power transformers has been considered as the base fluid. The convective heat transfer behavior was studied by using an experimental setup in laminar flow regime and under constant heat flux. The AC dielectric breakdown voltage by usingBA100 portable dielectric oil tester according to IEC 60156 was carried out. Results show that nano oil with 23 nanometer size and volume concentration of 0.1% has convective heat transfer coefficient to 4.5% higher than the base oil. The AC dielectric breakdown voltage improved 23.8% for nano oil with volume concentration of 0.1% compared to the base oil. The results of the convective heat transfer coefficient behavior of nano oil were compared with othe researchers.