Диссертация (785746), страница 14
Текст из файла (страница 14)
3.16. Схема тепловыхпотоков в ИРНдается на нагрев локализатора Рперед, забираетсяохлаждающим воздухом Рохл и расходуется напотери в окружающею среду РпотИН. За счет теп-ла, которое передается от индуктора к локализатору Рперед, тепловой КПД нагревателя составляет ηт = 56,6 %.3.4.2. Исследование пускового нагрева локализатораНастоящий раздел посвящен исследованию нагрева локализатора с переменной толщиной стенок. Для исследования использовалась разработанная тепловая модель в нестационарной постановке. При моделировании использовалисьпараметры индуктора, выбранные в предыдущем разделе.
В результате моделирования получены зависимости нагрева локализатора в разных точках в средней егочасти (рис. 3.17).Установлено, что при увеличении толщины стенки локализатора время пускового нагрева увеличивается. При уничтожении боеприпасов наиболее важнымявляется обеспечение температуры в нижней части локализатора, на которой размещается боеприпас (рис.
3.17, точка 4). Поэтому исследования проводились длявнутренней части локализатора с толщиной 120 мм.На рис. 3.18 представлены результаты исследования зависимости температур локализатора и индуктора в ходе нагрева при разных значениях тока.93Рис. 3.17. Графики нагрева локализатора в разных сеченияха)б)в)Рис. 3.18. Температура наружной (а) и внутренней (б) поверхностей локализатора и индуктора (в) при токе 60, 110, 160 и 200 А (кривые 1, 2, 3, 4 соответственно)Установлено, что при увеличении тока индуктора время нагрева локализатора уменьшается, при этом происходит перегрев наружной поверхности локализатора выше 500°С из-за того, что температура не успевает перераспределиться пообъему локализатора. Кроме этого происходит перегрев индуктора выше 400°С,что требует увеличения интенсивности его охлаждения.
В результате исследования выбран ток индуктора 110 А, при котором время пускового нагрева составляет 4 часа и температура обмотки не превышает 300°С.С использованием модели получена зависимость перепада температуры внаиболее толстой части локализатора при пусковом нагреве (рис. 3.19). Из графика видно, что на начальном этапе наиболее интенсивно происходит нагрев центральной части локализатора, затем при достижении 450°С происходит перерас-94пределение температуры по локализатору и перепад уменьшается. Видно также,что вначале перепад температуры по длине ΔТL возрастает, затем после нескольких часов нагрева перепад уменьшается до допустимого при уничтожении боеприпасов [77].Рис. 3.19. Графики температуры по длине локализатора в разные моменты нагрева(время в минутах) и зависимость перепада температуры от времени нагреваНа рис. 3.20 представлены температурные поля в локализаторе при его пусковом нагреве, из которого видно, что в вначале происходит поверхностный нагрев локализатора в центральной части, затем температура перераспределяется потолщине и вдоль локализатора.
Через 200 мин после начала нагрева температуралокализатора достигает 450°С, при этом перепад температуры по длине не превышает 50°С.Рис. 3.20. Температурные поля в локализаторе при пусковом нагреве(толщина стенки 120 мм)953.5. Исследование естественной конвекции в ИРНИсследования проводились с использованием математической модели, разработанной в разделе 2.5. Целью исследования являлось установление зависимостей коэффициента теплоотдачи от температуры локализатора, температуры окружающего воздуха и давления внутри камеры уничтожения.3.5.1. Исследование зависимости коэффициента теплоотдачиот температуры локализатораЗадачей исследования являлось определение зависимости коэффициента теплоотдачи от температуры локализатора при его нагреве от 20°С до 500°С в условиях постоянной температуры окружающего воздуха 20°С и давлении 100 кПа.На рис. 3.21 представлены поля температуры и скорости воздуха в двухплоскостях симметрии при температуре локализатора 450°С.
Анализируя рисунок, можно сделать вывод, что условия обтекания в разных сечениях локализатора существенно различаются. Видно что, преобладает вертикальный поток воздуха. При этом, наибольшая скорость (2 м/с) наблюдается около торцов локализатора. Внутри локализатора и в зазоре между локализатором и индуктором течениенизкоскоростное (0,5 м/с).Рис. 3.21 Поля температуры и скорости воздуха в двух плоскостях симметриинагревателяУчитывая вышесказанное, коэффициент теплоотдачи локализатора такжебудет различаться по сечениям. На рис.
3.22 и 3.23 приведена картина распреде-96ления коэффициента теплоотдачи локализатора и график изменения коэффициента теплоотдачи по окружности в разных сечениях по длине.α, Вт/м2К2134Рис. 3.22. Распределение коэффициента теплоотдачи по поверхности при температурелокализатора 450°СРис. 3.23. Изменение коэффициента теплоотдачи в окружном направлении в разных сечениях локализатора по длине на внутренней и наружной поверхностях:1, 1ʹ – 350 мм; 2, 2ʹ – 250 мм; 3, 3ʹ – 150 мм; 4, 4ʹ – 100 мм; 5, 5ʹ – 50 ммПроанализировав рисунки, боковую поверхность локализатора по его длинеможно разделить на четыре области с близкими условиями теплоотдачи (рис.3.22): внутренняя поверхность (1), наружная поверхность локализатора, охваченная (2) и неохваченная (3) индуктором, торцовые поверхности (4) [46].Из-за разной постановки моделей прямая передача данных между газодинамической и тепловой задачами невозможна.
Для передачи данных в выбранныхобластях локализатора производилось осреднение коэффициента теплоотдачи,97который затем задавался на соответствующих частях тепловой модели. В результате исследования получены зависимости осредненного коэффициента теплоотдачи от температуры локализатора (рис. 3.24) в выбранных частях локализатора[55].Рис. 3.24. Зависимость коэффициента теплоотдачи от Тлок3.5.2.
Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи оттемпературы и давления воздуха внутри камеры уничтоженияДанное исследование проведено с целью получения зависимости коэффициента теплоотдачи от температуры воздуха и давления внутри камеры уничтожения. Необходимость исследования определяется тем, что в режиме уничтожения происходит изменение давления внутри камеры уничтожения:– при загрузке боеприпаса атмосферное давление 100 кПа;– при нагреве боеприпаса внутри камеры давление 100 Па;– после взрыва давление 2 МПа.Кроме этого, при длительной работе нагревателя камера уничтожения ивоздух внутри нее нагреваются (по экспериментальным данным до 50°С), чтотребует оценки снижения интенсивности теплоотдачи.Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи проводилось в диапазоне давления Рв = 10 … 2000 кПа при постоянной температуре локализатора98450°С и окружающего воздуха Тв0 = 20°С и в диапазоне температуры окружающего воздуха Тв = 0…100°С при Рв0 = 100 кПа.На рис.
3.25 представлены зависимости коэффициента теплоотдачи от превышения температуры окружающего воздуха Δв = Тв –Тв0 и относительного давления Δд = Рв – Рв0 в камере уничтожения [64].Из графиков видно, что максимальный коэффициент теплоотдачи наблюдается при атмосферном давлении, при уменьшении или увеличении давления коэффициент теплоотдачи существенно снижется. Повышение температуры окружающего воздуха ведет к снижению коэффициента теплоотдачи.Рис.
3.25. Зависимости коэффициента теплоотдачи от температурыокружающего воздуха и давленияПолученные закономерности использовались при создании структурноймодели ИРН (Глава 4) для исследования режимов пускового нагрева и уничтожения боеприпасов.3.6. Исследование вынужденной конвекции в ИРНИз-за больших потерь в индукторе для поддержания его температуры ниже400°С необходимо принудительное воздушное охлаждение. В расчете системыохлаждения одной из ключевых неизвестных величин является коэффициент теплоотдачи многослойного индуктора, который определяет интенсивность отвода99тепла. Этот коэффициент зависит главным образом от скорости и характера обтекания воздухом индуктора.Исходя из этого, целью исследования являлось определение коэффициентатеплоотдачи индуктора для последующего его задания в качестве граничного условия в тепловой задаче.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
