время работы
10
. . .
15
мин может быть обеспечено при мощности не более
≈
65
кВт.
Возможными причинами снижения ресурса работы ГИИ являются сниже-
ние прозрачности кварцевой колбы ГИИ (рис. 5,
а
) при достижении темпера-
туры
≈
1200
◦
C и большие термические напряжения в ней в приэлектродной
области, что в значительной степени обусловлено эрозией электродов и оса-
ждением вольфрама на внутренней поверхности колбы.
Температурное состояние колбы ГИИ может быть определено по форму-
лам, аналогичным для ГЛН.
Распределение температуры по толщине оболочки имеет вид
T
=
−
λ
0
+
r
λ
2
0
+ 2
C
2
b
+ 2
C
1
bx
−
2
bh
Bu
q
0
e
−
Bu
x
b
,
(14)
где постоянные
C
1
и
C
2
находятся из граничных условий
−
λ
c
dT
dx
x
=0
=
q
т
;
(15)
−
λ
c
dT
dx
x
=
h
=
α
х
(
T
2
−
T
х
);
(16)
здесь
x
— линейная координата с началом на горячей (внутренней) поверх-
ности оболочки; Bu
x
= ˉ
kx
.
Температуры на внутренней и внешней поверхностях колбы соответ-
ственно определяются соотношениями
T
1
=
−
λ
0
+
q
(
λ
c
)
2
T
2
+ 2
bh
(
q
т
+
q
0
ξ
1
)
b
;
T
2
=
T
х
+
q
т
+
q
0
(1
−
e
−
Bu
)
α
х
;
T
х
— температура хладагента.
Полагая теплопроводность оболочки постоянной и равной некоторому
среднему значению
ˉ
λ
c
, можно получить формулу для наибольшей темпера-
туры колбы
T
1
=
T
2
+ (
q
т
+
q
0
ξ
1
)
h
ˉ
λ
c
.
Особенность приведенных зависимостей для расчета температурного со-
стояния оболочки ГИИ состоит в том, что входящая в них плотность потока
q
т
имеет другую, отличную от ГЛН физическую природу, а именно она пред-
ставляет собой плотность потока теплоты, передаваемого от плазмы газового
разряда к внутренней поверхности колбы путем теплопроводности и конвек-
ции.
В целях определения величины
q
т
используют понятие внутреннего КПД
ГИИ [16]
η
(
P
) =
Q
и
(
P
)
P
=
q
0
(
P
)
S
в
P
,
(17)
где
Q
и
(
P
)
— плотность мощности излучения на внутренней поверхности
колбы площадью
S
в
;
P
— электрическая мощность ГИИ (на рис. 7 приведе-
на зависимость
η
(
P
)
для ГИИ ДТП 10/200, полученная профессором МГТУ
им. Н.Э. Баумана В.М. Градовым).
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 1 65
