2.3　蒸發冷卻介質簡介

常規冷卻方式多采用對流換熱，即利用空氣、氫氣或者水等流體流過發熱體表面時所發生的熱量交換，將發熱體進行冷卻。蒸發冷卻原理利用液態冷卻介質蒸發汽化呈沸騰狀態時，吸收大量周圍的熱量，從而達到降低電機定子溫升的目的。經典的傳熱學理論以牛頓冷卻公式為其基本計算式，即：

　　        （2-2）

式中，Φ為換熱的熱流量；h為表面傳熱系數；A為換熱面積，Δt_m為換熱面上的平均溫差。

由于冷卻介質沸騰換熱的表面傳熱系數遠大于對流換熱的表面傳熱系數，導致汽化的換熱數值明顯大于對流換熱數值，所以蒸發冷卻的效果在幾種冷卻方式中最好。不僅如此，冷卻介質在常溫下呈液態，擊穿電壓略高于變壓器油，絕緣性能優良，兼備低沸點、不燃、不爆等性質。表2-2中列出了幾種介質的物性參數。試驗證明液態或氣液兩相態的冷卻介質擊穿后，只要稍降低一點電壓，就可以自行恢復絕緣性能，再擊穿的電壓值并無明顯下降，除非在連續數十次擊穿后，引起大量炭化，擊穿電壓值才逐漸降低。正是由于蒸發冷卻介質具備優質的絕緣性能，才為后續章節所研究的絕緣減薄結構提供了可能性。

表2-2　蒸發冷卻介質的電、熱性能參數　　

注：1cal=4.183J，下同。

蒸發冷卻介質并不只限于該表中的所列，用于發電機蒸發冷卻的冷卻介質數量不必很多，但選擇蒸發冷卻介質時，根據上述的介紹，需要考慮滿足的要求是：①介電強度高；②汽化點適宜；③化學性質穩定；④不助燃，無爆炸危險；⑤無毒，無腐蝕性；⑥當實現自循環時，可以不需要外部功率。