Диссертация (785746), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Исследование пускового режима нагреваЦелью исследования являлось определение времени и характера нагрева локализатора в зависимости от тока и интенсивности охлаждения индуктора. Исследования проводились для диапазона тока I = 45 – 200 А и коэффициента теплоотдачи индуктора αоб = 12 – 50 Вт/(м2·°С).Установлено, что нагрев локализатора может осуществляться двумя путямив зависимости от условий охлаждения индуктора. При интенсивном охлаждении(рис. 4.6) температура индуктора не поднимается выше 280°С, при этом происходит монотонный нагрев локализатора до температуры 500°С.При слабом охлаждении локализатор монотонно нагревается до 350°С, затем происходит его ступенчатый нагрев до температуры 500°С из-за периодического отключения питания индуктора при его перегреве [78].Рис. 4.6 Тепловые и электрические режимы пускового нагрева при разнойинтенсивности охлаждения и токе индуктора I = 110 АРезультаты расчета времени нагрева τ внутренней и наружной поверхностейлокализатора при разных условиях охлаждения приведены в табл.
4.1.Результаты сравнения энергопотребления нагревателя и системы подачисжатого воздуха приведены в табл. 4.2. Анализ показывает, что режим нагревапри слабом охлаждении оказывается экономичнее на 30%, чем при интенсивномохлаждении, за счет малого расхода сжатого воздуха.119Таблица 4.1. Время нагрева локализатора при разной интенсивности охлаждения и токе индуктора I = 110 Аαоб, Вт/(м2°С)121825354050Время пускового нагрева локализатора τ, часТнар= 500°СТвн= 450°С1319,49,215,98,313,57,08,65,27,44,16,3Таблица 4.2.
Сравнение энергопотребления пускового нагрева при разнойинтенсивности охлаждения индуктораОхлаждениеПараметрИнтенсивноеСлабоеВремя нагрева, час4,18,33Расход воздуха, м /час20040Энергопотребление системы194,582охлаждения, кВт·чЭнергопотребление индуктора, кВт·ч102,5148,75Суммарное энергопотребление, кВт·ч297230,75Основным режимом работы нагревателя является режим уничтожения, прикотором поддерживается постоянная температура локализатора и потребляемаямощность снижается на 30–40% по сравнению с пусковой, что ведет к уменьшению потерь в индукторе и понижению его температуры.
Исходя из вышесказанного, применение интенсивного охлаждения нецелесообразно из-за необходимости использования мощного компрессора при незначительном уменьшении времени нагрева.Исследование влияния тока индуктора на время нагрева τ производилосьпри интенсивном охлаждении индуктора с коэффициентом теплоотдачи αоб = 47Вт/м2°С. Установлено, что при увеличении мощности, подводимой к индуктору,при его интенсивном охлаждении (рис.
4.7) существенно сокращается время нагрева локализатора до рабочей температуры.120Рис. 4.7. Тепловой и электрический режим пускового нагрева в зависимости оттока индуктора при αоб = 47 Вт/(м2°С)Результаты расчета времени нагрева внутренней и наружной поверхностейлокализатора в зависимости от тока индуктора приведены в табл. 4.3.Таблица 4.3. Время нагрева локализатора в зависимости от тока индукторапри αоб = 47 Вт/(м2°С)I, A4580110150180200Время пускового нагрева локализатора τ, часТнар= 500°СТвн= 450°С40,070,020,040,913,218,99,012,47,19,34,56,8В результате исследования пускового режима выявлено, что для нагрева локализатора за 8 часов необходимо, чтобы ток индуктора был 110 А, а коэффициент теплоотдачи индуктора находился в пределах 20–25 Вт/(м2°С).1214.4.
Исследование режима уничтожения боеприпасовИсследование режима уничтожения заключалось в установлении зависимости нагрева локализатора от времени цикла уничтожения и массы ВВ. Исследования проводились при массе ВВ от 0,1 до 1,5 кг и времени цикла τц от 2 – 30 мин.Исследование влияния массы ВВ (рис. 4.8) на нагрев локализатора проводилось при постоянном времени цикла уничтожения τц = 10 мин, при этом превышение температуры внутри локализатора ΔТвнут, вычислялась относительно рабочейтемпературы 450°С.В результате выявлено, что с увеличением массы ВВ происходит интенсивный нагрев внутренней поверхности локализатора при меньшем количестве подрывов.
Так, при массе ВВ 0,4 кг, после 30 подрывов температура внутри локализатора увеличивается на 10°С, а при 1,5 кг – на 60°C. Это говорит о том, что дляпредотвращения перегрева внутренней поверхности локализатора при большоймассе ВВ, необходимо увеличивать τц.Рис. 4.8. Тепловой режим локализатора при уничтожении боеприпасов с разноймассой ВВ, кг (τц =10 мин)Увеличение температуры внутри локализатора ведет к уменьшению τц, что всвою очередь, ведет к еще большему нагреву локализатора. Данный эффект былподтвержден при ресурсных испытаниях (Глава 5) и проявлялся в локальном перегреве локализатора в месте под боеприпасом [47].122Учитывая, что измерение и регулирование температуры внутренней поверхности локализатора невозможно, перегрев можно устранить, увеличив времяцикла уничтожения за счет ввода дополнительной выдержки после взрыва.
Дляустановления влияния времени цикла уничтожения на нагрев локализатора проведено исследование теплового режима массе ВВ 0,5 кг (рис. 4.9).Рис. 4.9. Тепловой режим локализатора при разном времени циклауничтожения τц, мин (масса ВВ 0,5 кг)Доказано, что с уменьшением τц, при постоянной массе ВВ, происходит более интенсивный нагрев внутренней поверхности локализатора. Для устраненияданного эффекта для каждого боеприпаса должно подбираться τц, причем, с увеличением массы ВВ время τц должно увеличиваться [79].В результате исследований (табл.
4.4) определено время цикла уничтожениябоеприпасов с разной массой ВВ, при котором перегрев внутренней поверхностилокализатора не превышает 50°С.Таблица 4.4 – Рекомендованное τц для боеприпасов с разной массой ВВМасса ВВ, кг0,10,40,71,0Время цикла уничтожения τц, мин31020351234.5. Проверка адекватности структурной моделиС целью подтверждения результатов моделирования проведены тестовыерасчеты пускового режима нагрева и сравнение с экспериментальными данными,полученными на испытательном стенде (Глава 5).
Расчеты и эксперимент проводились при токе индуктора 110 А и расходе охлаждающего воздуха 50 м3/час, чтосоответствует слабому охлаждению индуктора.На рис. 4.10 приведено сравнение графиков нагрева, полученных в результате моделирования и экспериментов (Глава 5). Из рис. 4.10 видно, что характернагрева локализатора и индуктора совпадает, при этом максимальное расхождение результатов не превышает 15%.Рис. 4.10. Сравнение расчетного и экспериментального режимов пускового нагреваТочность структурной модели определяется точностью электромагнитной,тепловой и газодинамической моделей, которые разработаны в Главе 2. Точностьмодели определяется принятыми допущениями при ее построении. Параметрыструктурной модели уточнялись на основании экспериментальных данных, полученных на испытательном стенде.Расчет теплового режима уничтожения проведен качественно и позволяетоценить дополнительный нагрев локализатора за счет энергии взрыва.
Корректность результатов определяется точностью вычисления Pнагр и Рвзр, которые силь-124но зависят от конструкции боеприпаса и типа ВВ. Данные параметры рассчитанытолько для макета боеприпаса (рис.1.1) и требуют экспериментального подтверждения адекватности. Для других боеприпасов необходимо проведение дополнительных исследований для определения указанных параметров.4.6.
Выводы по главе 41. Разработана структурная модель ИРН с двухконтурной системой регулирования температуры, учитывающая теплообменные процессы при уничтожениибоеприпасов, связанные с отводом тепла на нагрев боеприпаса и тепловыделением при взрыве боеприпаса.2. Проведены исследования пускового режима нагрева в диапазоне значений тока индуктора 45–200 А и коэффициента теплоотдачи индуктора 12 – 50Вт/(м2·°С).
Выявлено два варианта нагрева локализатора (монотонный и ступенчатый) в зависимости от условий охлаждения индуктора. Установлено, что прислабом охлаждении индуктора время пускового нагрева существенно увеличивается, по сравнению с интенсивным охлаждением.3. Выбраны параметры пускового режима нагрева: ток 110 А и коэффициенттеплоотдачи индуктора 20–25 Вт/(м2·°С), при которых время нагрева составляет8–9 ч.4.
Исследован тепловой режим локализатора в режиме уничтожения боеприпасов с массой ВВ от 0,1 до 1,5 кг и времени цикла уничтожения от 2 до 30мин. Установлено, что при увеличении энергии взрыва, определяемой массой ВВ,происходит перегрев внутренней поверхности локализатора, что ведет к его быстрому разрушению.5. С использованием структурной модели определены время цикла уничтожения боеприпасов с разной массой ВВ, при котором перегрев локализатора непревышает 50°С.1256.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
