Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
Затем находят коэффициенты облученности. Коэффициенты облученности — это геометрические характеристики системы тел, находя, щихся в лучистом теплообмене друг с другом. В нашем случае они являются функциями пяти переменных: г, Лк, Яя, Лр, N (см. рис 2.84).
Для цилиндрического нагревателя с рефлектором эти коэффициенты определяют в такой последовательности:
і . як
= і - фк.и ;
фр.к= фк.Р]^;
4>н.р= 1 - Фи.к - Фи.и '»
¦N
Эти коэффициенты можно также определить по графику (рис. 2.85). Для определения F\ и используются номограммы (рис. 2.86 и 2.87). Для определения <рр р необходимо оценить параметр 5 :
Если S< 1 , то
rN
196
0,6 0,6 «7 0,8 Нк/Ли
Рис. 2.85. Определение Рис 2.86. Определение коэффициента Л
коэффициента цы.х.
О 20 М 60 80 Яц/г
Рис. 2.87. Определение коэффициента
Если 5 > 1 , то
Для ламповых нагревателей, у которых диаметр излучателя очень мал по сравнению с шагом, коэффициент <ркр = 1. Тогда
Фр.к =
197
Фи.р :
!" Фр.к = 1 - Фи.к
После определения коэффициентов облученности вычисляют без. размерные величины А; у; Ах :
Д= 1- Ср(фр.р+ Скфк<рфр.к) ;
У= Ср(Фр<кФи.р- Фр.рФ„.к) + Ф„.к ;
Д1= 1- Ср(фр.р+ Фк.рфр.к) •
И только теперь определяют искомые плотности тепловых потоков по формулам (2.79) — (2.81).
Используя номограмму (рис. 2.88). можно найти температуру стенки рефлектора.
Расчет кривой нагрева начинают с разбиения диапазона температур, в котором производится нагрев, на интервалы примерно через 50 — 100вС, до температуры, превышающей на 100°С расчетную.
Далее определяется энергия, поглощаемая нагреваемым объектом за единицу времени (за 1 час), по следующей зависимости:
т,.к
800
600
W 0
*0.85
0,7
to го jo *о so
*пг=^пЛп I" ~f
Аы<рА т , (2.85)
Рис. 2.88. Определение температуры рефлектора Тр
где N — число ламп, приходящихся на единицу площади нагреваемой панели, штУм^; Wn — потребляемая мощность излучателя, Вт; т|п — КПД излучателя (отношение излучаемой мощности к потребляемой); Лр — среднее значение коэффициента поглощения рефлектора; Ли— коэффициент поглощения материала панели; ф — коэффициент многократного отражения; т — промежуток времени, ч.
Число N определяется как
N =
Lh 1
198
где ^ — рабочая длина излучателя; Л — расстояние между излучателями.
Мощность излучателя берется из справочника. КПД можно принимать от 0,85 до 0,95. Лр определяется по таблицам, в среднем Лр - 0,2. Коэффициент многократного отражения
_1_
1 - ( 1 - Лм)( 1 - Лр) '
ди определяют по таблицам.
Для пограничных значений температурных интервалов определяем конвекционные и радиационные потери за единицу времени (1 ч) по следующим формулам:
?конв= <х(*ы- 'в)Д* ,
где а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 К); Гм — температура материала панели; tъ — температура воздуха; Л т — интервал времени нагрева.
Коэффициент теплоотдачи
сс= лЧКг ,
где м= ги~ гв .
Коэффициент А находят по табл. 2.6 в зависимости от 7= - (**м + Г в) .
Таблица 2.6
ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА А ОТ 1
1 20 50 100 200 300 500
А 1,35 1,27 1,14 0,97 0,85 0,70
= Л|ИРао
*рац (1 _ Лм)(1- Лр)
гДе а0 = 5,67 10~8 Вт(м2 К4)— постоянная Стефана — Больцмана; Тм и Гр —. абсолютные температуры нагреваемой панели и рефлекса, К.
(т Л 4 (т р
100 100
^ ) ^ )
199
Энергию <7нагр» затрачиваемую на нагрев 1 м панели, можно рае* считать по формуле
?нагр= сбрАГ ,
где с — удельная теплоемкость материала панели, ДжУ(кг-К)' 5 — приведенная толщина панели (с учетом силового набора)* р — плотность материала панели, кг/м3; Д* — температурный интервал нагрева.
Для граничных значений температурных интервалов величина Дт определяется по следующей формуле:
Янагр
Подсчитывая величину Aт/Atы , строят вспомогательный график (рис. 2.89), где 1и — граничные значения температурных интервалов. Далее, произведя графическое интегрирование
(заштрихованная площадь на рис. 2.89 соответствует времени изменения температуры), строят график *м = / (х) (рис. 2.90) и определяют, может ли нагревательная установка за определенное время нагреть панель до заданной температуры.
Индукционный нагрев основан на том, что переменное магнитное поле в спиральной катушке-индукторе возбуждает переменное магнитное пале в нагреваемой конструкции-проводнике, расположенном в этой катушке
или вблизи ее. При этом в наг
Ас/Аіи
599
398
И'1
Рис. 2.89. Графическая интерпретация зависимости Л х/Д/м = /(* м)
греваемои конструкции индуцируется электродвижущая сила, вызывающая появление электрического поля. Теплота, выделяемая этим током, нагревает конструкцию. Принципиальные электрические схемы установок» используемых для индукционного нагрева, показаны я* рис. 2.91. В установках ДЛ* поверхностного нагрева ий-дуктор подключают к генератору через понижающие
200
трансформатор (рис. 2.91 д). Нагреватели с многотоковым индуктором подключают обычно к генератору без трансформатора (рис. 2.91,6).
Рис. 2.91. Принципиальные электрические схемы установок для индукционного нагрева: а - с понижающим трансформатором; б - без понижающего трансформатора: 1 - генератор; 2 - конденсаторная батарея; 3 - индуктор; 4 - нагреваемое тело; 5 - понижающий трансформатор
