2.3　蒸发冷却介质简介

常规冷却方式多采用对流换热，即利用空气、氢气或者水等流体流过发热体表面时所发生的热量交换，将发热体进行冷却。蒸发冷却原理利用液态冷却介质蒸发汽化呈沸腾状态时，吸收大量周围的热量，从而达到降低电机定子温升的目的。经典的传热学理论以牛顿冷却公式为其基本计算式，即：

　　        （2-2）

式中，Φ为换热的热流量；h为表面传热系数；A为换热面积，Δt_m为换热面上的平均温差。

由于冷却介质沸腾换热的表面传热系数远大于对流换热的表面传热系数，导致汽化的换热数值明显大于对流换热数值，所以蒸发冷却的效果在几种冷却方式中最好。不仅如此，冷却介质在常温下呈液态，击穿电压略高于变压器油，绝缘性能优良，兼备低沸点、不燃、不爆等性质。表2-2中列出了几种介质的物性参数。试验证明液态或气液两相态的冷却介质击穿后，只要稍降低一点电压，就可以自行恢复绝缘性能，再击穿的电压值并无明显下降，除非在连续数十次击穿后，引起大量炭化，击穿电压值才逐渐降低。正是由于蒸发冷却介质具备优质的绝缘性能，才为后续章节所研究的绝缘减薄结构提供了可能性。

表2-2　蒸发冷却介质的电、热性能参数　　

注：1cal=4.183J，下同。

蒸发冷却介质并不只限于该表中的所列，用于发电机蒸发冷却的冷却介质数量不必很多，但选择蒸发冷却介质时，根据上述的介绍，需要考虑满足的要求是：①介电强度高；②汽化点适宜；③化学性质稳定；④不助燃，无爆炸危险；⑤无毒，无腐蚀性；⑥当实现自循环时，可以不需要外部功率。