11 / 15
Рис. 3. Распределение температуры
по толщине внутренней оболочки
из лейкосапфира для разных мо-
ментов времени нагрева при мощ-
ности ГИИ
P
= 250
кВт (удельная
мощность 1250 кВт/м) с учетом вну-
тренних источников тепловыделения,
Λ = 31
,
39
Вт/(м
∙
K)
Рис. 4. Перепад температур по тол-
щине внутренней оболочки ГИИ из
кварцевого стекла (
а
) и лейкосап-
фира (
б
) в зависимости от времени
нагрева при мощности
P
= 120
кВт
(
a
,
б
, кривая
1
) и 250 кВт (
б
, кри-
вая
2
) при межэлектродном рассто-
янии 200 мм
Отметим также, что формирование температурного поля оболоч-
ки из лейкосапфира происходит в основном за счет теплового потока,
подводимого к ее внутренней поверхности путем теплопроводности.
Возникновение в ней внутренних источников теплоты за счет погло-
щения лучистой составляющей энергии практически не влияет на ха-
рактер распределения температуры в толще оболочки. Это связано с
тем, что лейкосапфир имеет малую поглощательную способность, и
расчет температуры по формулам (27) и (28) в диапазоне изменения
мощности от 120 до 250 кВт дает очень близкий результат. Последнее
замечание не относится к результатам расчета температурного состо-
яния оболочек из кварцевого стекла.
Для проверки достоверности полученных результатов выполнены
расчеты температурного поля оболочки с использованием численного
метода (метод конечных объемов) в среде SolidWorks. Мощность ГИИ
с межэлектродным расстоянием 200 мм, оболочкой из лейкосапфира
и КПД 92% составляла 250 кВт. Начальный шаг по времени, равный
5
∙
10
−
6
с, изменяли по ходу вычислений с целью уменьшить время сче-
та. Сетка на границах тело/среда была дополнительно уплотнена для
корректного задания граничных условий в нестационарном режиме
теплообмена.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 2 55