[發明專利]一種四氧化三鐵納米植物絕緣油的導熱模型構建方法

在審

• 申請號: 202110403799.9
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113076652A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 周年榮;何瀟;譚向宇;張林山;黃星;李月梅
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開了一種四氧化三鐵納米植物絕緣油的導熱模型構建方法，包括以下步驟：建立Fe₃O₄納米植物絕緣油的導熱分析單元；通過導熱分析單元計算目標數值；通過導熱分析單元計算目標數值步驟包括：導熱分析單元計算納米粒子分布單元L的長度；導熱分析單元計算納米粒子表面吸附層的厚度。目標數值包括納米粒子分布單元的長度以及納米粒子表面吸附層的厚度；對所述導熱分析單元采用熱阻法建立導熱模型。本申請提供的四氧化三鐵納米植物絕緣油的導熱模型能正確的反應不同粒徑納米植物絕緣油的導熱系數的變化規律，同時證明了納米粒子粒徑、表面活性劑厚度以及納米粒子吸附層厚度等因素均對納米植物絕緣油的導熱率具有顯著的影響。

技術領域

本申請涉及納米植物絕緣油的導熱計算領域，尤其涉及一種四氧化三鐵納米植物絕緣油的導熱模型構建方法。

背景技術

植物絕緣油是如今高壓電氣設備中常用的電介質，不同于礦物絕緣油，因其綠色環保的獨特優勢對智能電網的推動以及整個電力系統的絕緣和安全性都起到了關鍵作用。國內外針對納米礦物絕緣油已開展了相關的研究，然而對于納米植物絕緣油的研究卻鮮見報道。植物絕緣絕緣油由多種甘油三酸酯分子構成，其理化特性與以芳香烴、環烷烴為主要成分的礦物絕緣油存在顯著不同，將導致納米植物絕緣油與納米礦物絕緣油的理化與介電性能不同；植物絕緣油與礦物絕緣油運動粘度的差異，使納米粒子在絕緣油中的動力學特性存在差異，從而使二者具有不同的擊穿特性。

此外，納米粒子在液體電介質中的分散穩定性一方面與基液的粘度有關，另一方面根據“相似相溶”原理，納米表面活性劑應與基液極性相似，才能保證納米粒子在液體電介質中的分散穩定。植物絕緣油由多種甘油三酸酯組成，甘油三酸酯分子的極性與礦物絕緣油烷烴分子的極性不同，可能會導致在制備納米礦物絕緣油時，表面活性劑的選擇也有所差異。因此，為使得納米植物絕緣油在電力變壓器中得到實際的推廣應用，需要解決若干關鍵問題，這些問題包括：納米粒子具有極高的比表面積和表面活性，導致納米粒子易于團聚。此外，目前針對納米流體的幾種導熱系數導熱模型，存在明顯的應用局限性，尤其缺乏針對納米表面活性劑的影響分析。

發明內容

本申請提供了一種四氧化三鐵納米植物絕緣油的導熱模型構建方法，以解決目前針對納米流體的幾種導熱系數導熱模型，存在明顯的應用局限性，尤其缺乏針對納米表面活性劑的影響分析的問題。

本申請提供的一種四氧化三鐵納米植物絕緣油的導熱模型構建方法，包括以下步驟：

建立Fe₃O₄納米植物絕緣油的導熱分析單元；

通過所述導熱分析單元計算目標數值；所述目標數值包括納米粒子分布單元的長度以及納米粒子表面吸附層的厚度；

對所述導熱分析單元采用熱阻法建立導熱模型。

可選的，通過所述導熱分析單元計算目標數值步驟還包括：

所述導熱分析單元計算納米粒子分布單元L的長度；

所述導熱分析單元計算納米粒子表面吸附層的厚度h；其中，每一個納米粒子分布在邊長為L的正方體中，L為包含納米粒子的正方體的邊長。

可選的，所述導熱分析單元計算納米粒子分布單元中L的長度通過如下公式推導獲得：

其中，為Fe₃O₄納米粒子的質量分數，r為Fe₃O₄納米晶體的半徑，ρ_nano為Fe₃O₄納米晶體的密度，ρ_oil為絕緣油的密度。

可選的，所述導熱分析單元計算納米粒子表面吸附層的厚度通過如下公式推導獲得：