Рис. 7. Зависимость внутреннего КПД ГИИ ДТП 10/200 от мощности ГИИ
Полагая, что вся срабатываемая в ГИИ электрическая мощность в итоге
передается к внутренней поверхности колбы в виде составляющих теплового
потока
q
0
и
q
т
, запишем
P
= (
q
0
+
q
т
)
S
в
.
(18)
Из соотношений (17) и (18) для заданного значения мощности ГИИ нахо-
дят составляющие теплового потока, необходимые для расчета температур-
ного состояния оболочки ГИИ:
q
0
=
Pη
(
P
)
S
в
;
q
т
=
[1
−
η
(
P
)]
P
S
в
.
Проведенные расчеты температур на внутренней (
T
1
) и внешней (
T
2
) по-
верхностях колбы ГИИ в диапазоне мощности от 40 до 120 кВт показывают,
что температура
T
1
остается ниже допустимого значения
1200
◦
C, а
T
2
не
превышает температуру кипения воды в тракте охлаждения при давлении
0
,
5
МПа. Таким образом, в указанном диапазоне мощности ГИИ температур-
ное состояние колбы не является фактором, ограничивающим ресурс работы,
а наиболее вероятной причиной является эрозия электродов, вызывающая за-
мутнение колбы, и связанный с этим перегрев в локальной приэлектродной
области оболочки. Одной из мер, обеспечивающих увеличение ресурса ра-
боты, может быть конструкторско-технологическая доработка ГИИ в части
использования современных прозрачных материалов с большей, чем у квар-
ца, теплопроводностью.
На базе ГИИ ДТП 10/200, выпускаемых отечественной промышленно-
стью малыми партиями по индивидуальным заказам, создан ряд нагрева-
тельных устройств, применяемых при тепловых испытаниях конструкций
с характерным линейным размером
0
,
2
м; одна из установок суммарной
мощностью
≈
200
кВт показана на рис. 8 (см. 3-ю полосу обложки).
Разработанный экспериментальный источник излучения ДТП 10/500
обеспечивает нагрев объектов с характерным размером
0
,
5
м, что позволя-
ет рассматривать его как реальный компонент устройств нагрева конструк-
ций типа ГЛА Х-43. На рис. 9 приведены экспериментальные данные ГИИ
ДТП 10/200 и ДТП 10/500, на основе которых можно сформулировать требо-
вания к системе электропитания установки радиационного нагрева. Так, для
обеспечения плотности потока излучения
2500
кВт/м
2
c характерной тем-
пературой нагрева до
2600
K установка с ГИИ ДТП 10/500 должна иметь
мощность до 500 кВт в расчете на один источник излучения, регулируемое
напряжение питания до 1 кВ при токе до 500 А. Если ориентироваться на
создание установки для теплопрочностных испытаний объектов типа Х-43
с характерным размером носовой кромки
1
м, то необходимо реализовать
схему компоновки четырех ГИИ ДТП 10/500 “в линию” (рис. 10), при этом
66 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 1
