Background Image
Previous Page  8 / 14 Next Page
Information
Show Menu
Previous Page 8 / 14 Next Page
Page Background

мое для расчета плотностей потоков

q

л,0

и

q

т

значение внутреннего

коэффициента полезного действия ГИИ выбрано в соответствии с ре-

комендациями работы [5] равным 0,92. Использован численный метод

решения задачи (2)–(4).

Результаты исследования.

В соответствии с поставленной зада-

чей выполнен анализ температурного состояния “горячей” оболочки

ГИИ с межэлектродным расстоянием 200 мм и внутренним диаметром

7 мм из лейкосапфира в форсированных по мощности режимах работы

с учетом особенностей теплофизических и оптических свойств этого

материала, найденных на основе изучения широкого перечня литера-

турных источников. Приведенная на рис. 2–5 информация позволила

обосновать основные допущения, использованные при формулировке

математической модели решаемой задачи.

В результате расчетов получены зависимости температурного со-

стояния оболочек ГИИ от его мощности и возникающих при этом пе-

репадах температуры по толщине. Полученные авторами ранее оценки

температурного состояния оболочек из сапфира и кварцевого стекла,

теплопроводность которых была принята постоянной, показали суще-

ственное преимущество оболочек из сапфира при использовании их

в конструкции ГИИ. На рис. 6 представлена зависимость температу-

ры поверхности оболочек из кварца и сапфира со стороны плазмы

(горячая поверхность ) от мощности ГИИ.

Видно, что температура кварцевой оболочки уже при мощности

135

кВт достигает значения, соответствующего температуре размяг-

чения кварца (1450 K). Экспериментальное значение мощности ГИИ,

при котором происходит разрушение кварцевых оболочек, составляет

100–110 кВт. Аналогичная температура оболочки из сапфира даже

при мощности ГИИ 250 кВт остается равной примерно 600 K. На по-

верхности оболочки, охлаждаемой водой, ее значение при этой же

мощности не превышает температуру кипения воды в тракте охла-

ждения с давлением 0,5МПа (рис. 7).

Уточненное распределение температуры оболочек из кварцевого

стекла и сапфира, полученное с учетом противоположного характе-

ра зависимости их теплопроводности от температуры для мощности

ГИИ, равной 120 кВт (удельная мощность 600 кВт/м), приведено на

рис. 8.

Уровень температур на граничных поверхностях оболочек сохраня-

ется примерно таким же, как и на рис. 6, но в распределении темпера-

туры по толщине кварцевой оболочки наблюдается заметное отклоне-

ние от линейного, это объясняемое тем , что коэффициент поглощения

кварцевого стекла на два порядка больше, чем у сапфира [8]. Перепад

температуры по толщине оболочки из сапфира существенно меньше

перепада у оболочки из кварца и даже при увеличении мощности ГИИ

56 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 4