RU2529894C1 - Heat energy radiator - Google Patents
Heat energy radiator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2529894C1 RU2529894C1 RU2013123324/07A RU2013123324A RU2529894C1 RU 2529894 C1 RU2529894 C1 RU 2529894C1 RU 2013123324/07 A RU2013123324/07 A RU 2013123324/07A RU 2013123324 A RU2013123324 A RU 2013123324A RU 2529894 C1 RU2529894 C1 RU 2529894C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screen
- refrigerant
- lamp
- shell
- absorption
- Prior art date
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 21
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 16
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 241000258971 Brachiopoda Species 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000006100 radiation absorber Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания и формирования новых керамических и композиционных материалов, например, методом селективного лучевого спекания, а также для нагрева поверхностей различных объектов до требуемой температуры методом лучистого и конвективного теплообмена.The invention relates to mechanical engineering and can be used to create and form new ceramic and composite materials, for example, by the method of selective beam sintering, and also to heat the surfaces of various objects to the required temperature by the method of radiant and convective heat transfer.
Например, для диагностики характеристик термопрочности и термостойкости:For example, to diagnose the characteristics of heat resistance and heat resistance:
- эксплуатируемых металлов;- exploited metals;
- композиционных и керамических материалов;- composite and ceramic materials;
- покрытий на их основе, в частности, при создании тепло-, огнезащитных, теплоизолирующих спецсредств;- coatings based on them, in particular, when creating heat-, fire-retardant, heat-insulating special equipment;
- при разработке теплонагруженных элементов промышленного оборудования и транспортных средств.- in the development of heat-loaded elements of industrial equipment and vehicles.
А также и в тех областях техники, где предъявляются повышенные требования к вопросам теоретических и экспериментальных исследований излучательных и отражательных характеристик изделий, изготовленных из различных материалов или имеющих разные покрытия.And also in those areas of technology where there are increased requirements for theoretical and experimental studies of the radiative and reflective characteristics of products made of various materials or having different coatings.
Из уровня техники известен излучатель тепловой энергии (патент на изобретение RU2172453, опубликован 29.11.1999), состоящий из нагревательного элемента, рефлектора в виде параболоида, тепловой изоляции, размещенной на обратной от нагревательного элемента поверхности рефлектора по всей его площади, и экрана, закрепленного по оси симметрии рефлектора перед нагревательным элементом по всей длине последнего.The prior art heat energy emitter (patent RU2172453, published 11/29/1999), consisting of a heating element, a reflector in the form of a paraboloid, thermal insulation located on the surface of the reflector on the back of the heating element over its entire area, and a screen fixed across the axis of symmetry of the reflector in front of the heating element along the entire length of the latter.
Такой излучатель тепловой энергии позволяет увеличить КПД путем увеличения плотности теплового потока со стороны излучателя на объект и тем самым исключая потери энергии на рассеивание от нагревательного элемента вне объекта; снизить затраты электрической энергии для обеспечения нагрева объекта при проведении испытаний; уменьшить теплоприток на холодильник со стороны рефлектора и расход жидкого азота при проведении испытаний в вакуумной термобарокамере.Such a radiator of thermal energy allows to increase the efficiency by increasing the density of the heat flux from the side of the radiator to the object and thereby eliminating the energy loss due to dissipation from the heating element outside the object; reduce the cost of electrical energy to ensure heating of the facility during testing; reduce the heat gain to the refrigerator from the side of the reflector and the flow of liquid nitrogen during tests in a vacuum thermal chamber.
Недостатком данного устройства является ограничение по площади облучения на поверхности испытуемого объекта, недостаточная плотность мощности и ограниченный (солнечный) спектр подводимой лучистой энергии.The disadvantage of this device is the limitation on the area of irradiation on the surface of the test object, insufficient power density and limited (solar) spectrum of the radiant energy supplied.
Также известны светолучевые кварцевые галогенные лампы накаливания, шаровые дуговые ксеноновые сверхвысокого давления с комбинированным и воздушным охлаждением (Фролов В.А. Светолучевые технологии тепловой обработки материалов // Фотоника. Технологическое оборудование и технологии, 2010, №3, с.23-26). Спектр излучения дуговых ксеноновых ламп близок к солнечному, но с интенсивным излучением в ультрафиолетовой и коротковолновой (0,8-2,0 мкм) инфракрасной области. Благоприятное сочетание спектральных и энергетических характеристик дуговых ксеноновых ламп открывает широкие перспективы их использования при решении различных технологических задач в машиностроении и приборостроении. Светолучевые лампы обычно относят или к нормально-круговым, или к нормально-полосовым тепловым источникам.Also known are light-beam quartz halogen incandescent lamps, xenon ultra-high-pressure spherical arcs with combined and air cooling (VA Frolov Light-beam technologies for heat treatment of materials // Photonics. Technological Equipment and Technologies, 2010, No. 3, pp. 23-26). The emission spectrum of arc xenon lamps is close to the sun, but with intense radiation in the ultraviolet and short-wave (0.8-2.0 microns) infrared region. A favorable combination of spectral and energy characteristics of xenon arc lamps opens up wide prospects for their use in solving various technological problems in mechanical engineering and instrument making. Light-beam lamps are usually referred either to normal-circular, or to normal-band heat sources.
Недостатком известных ламп является работа в узком интервале изменения мощности, что ограничивает возможности управляемости нагрева, а также то, что в связи с многократной перегрузкой, обуславливающей жесткий температурный режим стеклянной колбы лампы и эрозию электродов, ресурс источника излучения резко падает.A disadvantage of the known lamps is that they operate in a narrow range of power changes, which limits the possibility of controllability of heating, as well as the fact that due to multiple overloads, which determine the hard temperature of the glass bulb and erosion of the electrodes, the resource of the radiation source drops sharply.
Наиболее близко по технической сущности к предлагаемому изобретению относятся нагреватели по патенту (RU1342210, опубликован 15.11.1994), принятому нами за прототип, используемые в термокамерах к испытательным машинам. Нагреватель выполнен в виде лампы с токоподводами и содержит оптически прозрачный экран, выполненный в виде цилиндра, установленного коаксиально лампе, а также средство для подвода и отвода хладагента в зазор между экраном и лампой.The closest in technical essence to the present invention include heaters according to the patent (RU1342210, published 11/15/1994), adopted by us for the prototype, used in heat chambers for testing machines. The heater is made in the form of a lamp with current leads and contains an optically transparent screen made in the form of a cylinder mounted coaxially to the lamp, as well as means for supplying and discharging refrigerant into the gap between the screen and the lamp.
Недостатками описанного нагревателя являются: неопределенный диапазон спектра излучения, неуправляемость величиной и направлением теплового потока; невозможность модульной компоновки нагревателей для облучения объектов большой площади - порядка квадратного метра. Кроме того, применение указанных ламп с широким спектром излучения не позволяет моделировать терморадиационную нагрузку, характерную для штатного режима эксплуатации различного термоэнергитического оборудования. Например: имитации теплового потока в ультрафиолетовом диапазоне при входе в атмосферу летательных аппаратов; испытания для материалов камер сгорания дизелей или турбин в ближнем инфракрасном диапазоне.The disadvantages of the described heater are: an indefinite range of the radiation spectrum, uncontrollability of the magnitude and direction of the heat flux; the impossibility of a modular arrangement of heaters for irradiating objects of a large area - of the order of a square meter. In addition, the use of these lamps with a wide spectrum of radiation does not allow simulating the thermal radiation load, which is typical for the normal operation of various thermal power equipment. For example: simulation of heat flux in the ultraviolet range upon entry into the atmosphere of aircraft; tests for materials of combustion chambers of diesel engines or turbines in the near infrared range.
Задачей заявляемого изобретения является снижение энергетических затрат при натурных испытаниях объектов, обеспечение управляемости тепловым потоком, а также расширение интервала изменения мощности при увеличении ресурса работы нагревателя.The objective of the invention is to reduce energy costs during field testing of objects, ensuring controllability of the heat flux, as well as expanding the interval of change in power with increasing service life of the heater.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что излучатель тепловой энергии, содержащий лампу с оболочкой и токоподводами по торцам, размещенную вместе с ними в потоке хладагента, оптически прозрачный экран, выполненный из стекла, средство для подвода и отвода хладагента в зазор между экраном и лампой, согласно изобретению выполнен в виде унифицированного однолампового модуля, снабженного отражателем в виде полого корпуса с патрубками для подвода и отвода хладагента, оптически прозрачный экран выполнен из стекла с добавками спектральных поглотителей, а средство для подвода и отвода хладагента снабжено каналом ввода пигмента-поглотителя, при этом лампа выполнена газоразрядной, ее оболочка из материала с заданными значениями показателей поглощения и рассеяния, а токоподводы в виде цанговых зажимов.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the radiator of thermal energy, containing a lamp with a shell and current leads at the ends, placed together with them in a stream of refrigerant, an optically transparent screen made of glass, means for supplying and removing refrigerant into the gap between the screen and the lamp , according to the invention is made in the form of a unified single-tube module, equipped with a reflector in the form of a hollow body with pipes for supplying and discharging refrigerant, an optically transparent screen is made of glass with bavkami spectral absorbers, and means for supplying and removing the coolant channel is provided with input absorber pigment, wherein the discharge lamp is formed, its sheath material with predetermined values of absorption and scattering parameters, and the current leads in a collet.
Кроме того, отличия изобретения состоят еще в том, что:In addition, the differences of the invention consist in the fact that:
- оболочка газоразрядной лампы выполнена из лейкосапфира с показателем поглощения не более 0,3 1/м и коэффициентом теплопроводности не менее 1,5 Вт/(м·К);- the shell of the discharge lamp is made of leucosapphire with an absorption index of not more than 0.3 1 / m and a thermal conductivity of at least 1.5 W / (m · K);
- содержание в хладагенте пигмента-поглотителя в виде фильтрующих дисперсных частиц органической или не органической природы (водорастворимых красителей или полидисперсных частиц) с концентрацией до 5%;- the content in the refrigerant of the pigment absorber in the form of filtering dispersed particles of organic or non-organic nature (water-soluble dyes or polydisperse particles) with a concentration of up to 5%;
- в качестве добавок спектральных поглотителей в стекло оптически прозрачного экрана использованы оксиды циркония, алюминия, кремния, при этом оптическая толщина h экрана - внешней цилиндрической оболочки определяется из соотношения- as additives of spectral absorbers in the glass of an optically transparent screen, zirconium, aluminum, and silicon oxides were used, while the optical thickness h of the screen — the outer cylindrical shell — is determined from the relation
где h - оптическая толщина оболочки экрана;where h is the optical thickness of the screen shell;
k, σ - осредненные по спектру показатели (коэффициенты) поглощения, рассеяния;k, σ are the averaged over the spectrum indicators (coefficients) of absorption and scattering;
τ - интегральный коэффициент пропускания экрана.τ is the integral transmittance of the screen.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является:The technical result of the invention is:
- обеспечение заданного спектрального коэффициента пропускания оболочки излучателя тепловой энергии за счет моделирования спектральных характеристик, путем применения двухкаскадного фильтра:- providing a given spectral transmittance of the shell of the radiator of thermal energy by modeling the spectral characteristics, by applying a two-stage filter:
- первый каскад (грубый) - внешняя оболочка (оптически прозрачный экран) выполнена из стекла с добавками соответствующих поглотителей излучения на основе оксидов циркония, алюминия, кремния (постоянный фильтр излучения);- the first cascade (rough) - the outer shell (optically transparent screen) is made of glass with the addition of appropriate radiation absorbers based on zirconium, aluminum, silicon oxides (constant radiation filter);
- второй каскад (тонкий), обеспечивается соответствующими добавками органических (неорганических) поглотителей, например водорастворимых красителей или полидисперсных частиц, которые вводятся в хладагент с концентрацией до 5% (изменяющийся по спектру жидкостный фильтр), что позволяет регулировать спектр даже в ходе эксперимента;- the second cascade (thin) is provided by appropriate additives of organic (inorganic) absorbers, for example, water-soluble dyes or polydisperse particles, which are introduced into the refrigerant with a concentration of up to 5% (a liquid filter varying in spectrum), which allows you to adjust the spectrum even during the experiment;
- предельно достижимые уровни форсирования мощности источника излучения - газоразрядной лампы, определяются температурным режимом ее оболочки - внутренней оболочки. Использование прозрачных материалов с малым коэффициентом поглощения и высокой теплопроводностью, например лейкосапфира, позволяет существенно увеличить мощность источника излучения (более чем в два раза на форсированных режимах), а следовательно, и плотность потока излучения до 4 МВт/м2, обеспечивающим повышение плотности потока излучения на поверхности нагреваемого объекта, а также формирование заданного поля излучения;- the maximum achievable levels of forcing the power of the radiation source - gas discharge lamp, are determined by the temperature regime of its shell - inner shell. The use of transparent materials with a low absorption coefficient and high thermal conductivity, such as leucosapphire, can significantly increase the power of the radiation source (more than doubled in forced modes), and therefore, the radiation flux density up to 4 MW / m 2 , providing an increase in the radiation flux density on the surface of the heated object, as well as the formation of a given radiation field;
- значительное увеличение ресурса работы нагревателя (до десятков минут) непосредственно связано с устранением причин, вызывающих перегрев оболочки лампы свыше 1200°С, а также сильноточных токоподводов. Размещение газоразрядной лампы вместе с токоподводами в потоке охладителя резко улучшает температурное состояние теплонапряженных оболочки лампы и сильноточных электродов, что позволяет многократно (в 10… 12 раз) форсировать мощность лампы, за счет чего и достигается увеличение генерации потока излучения;- a significant increase in the life of the heater (up to tens of minutes) is directly related to the elimination of the causes that cause the lamp shell to overheat above 1200 ° C, as well as high-current current leads. Placing a gas-discharge lamp together with current leads in the cooler stream dramatically improves the temperature state of the heat-stressed lamp shell and high-current electrodes, which allows repeatedly (10 ... 12 times) boosting the lamp power, due to which an increase in the radiation flux generation is achieved;
- выбором поглотителя достигается регулирование спектра излучения, воздействующего на объект, в том числе в процессе нагрева, что обеспечивает нужное спектральное распределение теплового излучения источника нагрева. Введение поглотителей в материал оболочки газоразрядной лампы ужесточает температурный режим, однако рациональная схема охлаждения способствует увеличению эффективного показателя (коэффициента) поглощения до 0,3 м-1 без нарушения допустимого температурного режима оболочки. Это позволяет вводить поглотители в материал внешней оболочки для формирования нужного спектра излучения вплоть до получения решетчатого спектра, содержащего набор узких полос излучения;- the choice of the absorber achieves the regulation of the spectrum of radiation acting on the object, including during the heating process, which ensures the desired spectral distribution of the thermal radiation of the heating source. The introduction of absorbers into the material of the casing of the gas discharge lamp toughens the temperature regime; however, a rational cooling scheme increases the effective absorption coefficient (coefficient) to 0.3 m -1 without violating the permissible temperature regime of the casing. This allows absorbers to be introduced into the material of the outer shell to form the desired radiation spectrum up to obtaining a lattice spectrum containing a set of narrow emission bands;
- источник излучения совместно с отражателем представляют законченную конструкцию - одноламповый модуль с унифицированными узлами подвода электроэнергии и хладагента. Это позволяет компоновать единичные модули в многоламповые блоки для нагрева поверхностей сложной геометрической формы (например, профили крыла гиперзвуковых летательных аппаратов или лопатки газотурбинных установок).- the radiation source together with the reflector represent the finished structure - a single-tube module with standardized units for supplying electricity and refrigerant. This allows unitary modules to be assembled into multi-tube blocks for heating surfaces of complex geometric shapes (for example, wing profiles of hypersonic aircraft or gas turbine blades).
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the proposed device is illustrated by drawings, which depict:
фиг.1 - излучатель тепловой энергии в виде унифицированного однолампового модуля в комплекте с газоразрядной лампой и водоохлаждаемым отражателем;figure 1 - radiator of thermal energy in the form of a unified single-tube module complete with a gas discharge lamp and a water-cooled reflector;
фиг.2 - разрез по А-А излучателя тепловой энергии. Предлагаемая конструкция излучателя тепловой энергии состоит из унифицированного однолампового модуля, включающего газоразрядную лампу 1 с токоподводами по ее торцам, выполненными в виде цанговых зажимов 2, помещенных вместе с лампой 1 в поток хладагента (например, технической воды), и отражатель, выполненный в виде полого корпуса 3 с патрубками 4 для прокачки хладагента через его полость 5, при этом полый корпус 3 установлен с возможностью регулировки относительно облучаемой поверхности объекта (не показаны). Коаксиально лампе 1 установлен цилиндрический экран 6 (внешняя оболочка) из оптически прозрачного материала (стекла) с добавками спектральных поглотителей. Полый корпус 3 отражателя оснащен средством для подвода и отвода хладагента в зазор 7 между цилиндрическим экраном 6 (внешней оболочкой) и газоразрядной лампой 1, выполненным с каналом 8, предназначенным для прокачки хладагента через зазор 7. Канал 8 соединен с соответствующим патрубком 9 подачи хладагента. Средство для подвода и отвода хладагента снабжено каналом 10 для ввода пигмента-поглотителя, при этом пигмент-поглотитель (в виде фильтрующих дисперсных частиц органической или неорганической природы) вводится в хладагент с концентрацией до 5%. К токоподводам лампы 1 подстыковываются электрокабели (не показаны). Оболочка лампы выполнена из материала с показателем поглощения не более 0,3 1/м, показателем рассеяния менее 0,01 1/м и коэффициентом теплопроводности не менее 1,5 Вт/(м·К), например из лейкосапфира.figure 2 is a section along aa of the emitter of thermal energy. The proposed design of the thermal energy emitter consists of a unified single-tube module, including a
В случае использования в качестве фильтрующих добавок полидисперсных частиц, например оксидов циркония, алюминия, кремния (т.е. организация дисперсионного фильтра), оптическая толщина h экрана - внешней цилиндрической оболочки определяется из соотношенияIn the case of using polydisperse particles as filter additives, for example, oxides of zirconium, aluminum, silicon (i.e., the organization of a dispersion filter), the optical thickness h of the screen - the outer cylindrical shell is determined from the ratio
где h - оптическая толщина оболочки экрана;where h is the optical thickness of the screen shell;
k, σ - осредненные по спектру показатели (коэффициенты) поглощения, рассеяния;k, σ are the averaged over the spectrum indicators (coefficients) of absorption and scattering;
τ - интегральный коэффициент пропускания экрана.τ is the integral transmittance of the screen.
Излучатель тепловой энергии работает следующим образом.The radiator of thermal energy operates as follows.
После установки облучаемого объекта по электрокабелям подают напряжение на токоподводы лампы 1, выполненные в виде цанговых зажимов 2. Перед запуском высоковольтным импульсом лампы 1 через патрубок 9 подают хладагент, который через канал 8 поступает на цанговые зажимы 2 токоподводов лампы 1, охлаждая их, а затем в зазор 7 между лампой 1 и цилиндрическим экраном 6, охлаждая последние. Полый корпус 3 отражателя охлаждается путем прокачки технической воды через его полость 5 посредством патрубков 4. Моделирование спектральных характеристик обеспечивается вводом соответствующих добавок поглотителей в хладагент (жидкостный фильтр) через канал 10, что позволяет регулировать спектр даже в ходе эксперимента.After installing the irradiated object, voltage is supplied through the electric cables to the current leads of
Наибольшими перспективами в области отработки и исследования теплопрочностных характеристик конструкций обладают установки высокоинтенсивного радиационного нагрева на основе предлагаемого унифицированного однолампового модуля, допускающего многократное форсирование мощности и регулировку плотности потока излучения за счет изменения оптических характеристик внутренней и внешней оболочек излучателя тепловой энергии, а также пигмента с заданным поглощением в зазоре между экраном и лампой.High-intensity radiation heating installations based on the proposed unified single-tube module allowing multiple power boosting and adjustment of the radiation flux density due to changes in the optical characteristics of the internal and external shells of the thermal energy emitter, as well as pigment with a given absorption, have the greatest prospects in the field of testing and studying the heat-resistant characteristics of structures. in the gap between the screen and the lamp.
Кроме того, особенностью конструкции модуля-излучателя является возможность оперативной смены источника излучения без демонтажа самого модуля, а также цанговые зажимы сильноточных токоподводов, обеспечивающие снижение контактного сопротивления, а следовательно, и тепловыделение при больших рабочих токах (до 500 А). Это способствует снижению тепловых потерь, повышению КПД, улучшению температурного режима электродов и связанному с этим повышению ресурса источников излучения.In addition, a design feature of the emitter module is the ability to quickly change the radiation source without dismantling the module itself, as well as collet clamps of high current leads, which reduce contact resistance and, consequently, heat generation at high operating currents (up to 500 A). This helps to reduce heat loss, increase efficiency, improve the temperature of the electrodes and the associated increase in the resource of radiation sources.
Таким образом, использование данного технического решения в народном хозяйстве позволяет:Thus, the use of this technical solution in the national economy allows you to:
- оперативно изменять тепловую энергию излучателя и таким образом обеспечивать заданную температуру нагрева поверхностей облучаемых объектов;- promptly change the thermal energy of the emitter and thus provide a predetermined temperature for heating the surfaces of irradiated objects;
- реализовать режим высокотемпературного нагрева в течение десятков минут;- implement the high-temperature heating mode for tens of minutes;
- создать установки для нагрева фрагментов конструкций с характерным размером порядка квадратного метра на основе унифицированных одноламповых модулей;- create installations for heating fragments of structures with a characteristic size of the order of a square meter on the basis of standardized single-tube modules;
- интегрироваться с устройствами статического и динамического нагружения конструкции, что позволяет реализовать режимы комплексных воздействий.- integrate with devices of static and dynamic loading of the structure, which allows you to implement modes of complex effects.
Отличительной особенностью конструкции модуля-излучателя является возможность оперативной смены источника излучения без демонтажа самого модуля, а также цанговые зажимы сильноточных токоподводов, обеспечивающие снижение контактного сопротивления, а, следовательно, и тепловыделение при больших рабочих токах (до 500 А). Это способствует снижению тепловых потерь, повышению КПД, улучшению температурного режима электродов и связанному с этим повышению ресурса источников излучения.A distinctive feature of the design of the emitter module is the ability to quickly change the radiation source without dismantling the module itself, as well as collet clamps of high current leads, which reduce contact resistance, and, consequently, heat generation at high operating currents (up to 500 A). This helps to reduce heat loss, increase efficiency, improve the temperature of the electrodes and the associated increase in the resource of radiation sources.
Claims (4)
где h - оптическая толщина оболочки экрана;
k, σ - осредненные по спектру показатели (коэффициенты) поглощения, рассеяния;
τ - интегральный коэффициент пропускания экрана. 4. The emitter according to claim 1, characterized in that the additives of spectral absorbers in the glass of the optically transparent screen are used oxides of zirconium, aluminum, silicon, while the optical thickness h of the screen - the outer cylindrical shell is determined from the ratio
where h is the optical thickness of the screen shell;
k, σ are the averaged over the spectrum indicators (coefficients) of absorption and scattering;
τ is the integral transmittance of the screen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013123324/07A RU2529894C1 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Heat energy radiator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013123324/07A RU2529894C1 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Heat energy radiator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2529894C1 true RU2529894C1 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=53381478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013123324/07A RU2529894C1 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Heat energy radiator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2529894C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2037982C1 (en) * | 1982-03-03 | 1995-06-19 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Infrared heater |
| RU2127176C1 (en) * | 1996-02-08 | 1999-03-10 | Научно-производственная фирма "МГМ" | Apparatus for soldering and welding metals and non-metals by light beam |
| RU56718U1 (en) * | 2006-03-14 | 2006-09-10 | Закрытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро "ЗЕНИТ" | DISCHARGE SOURCE OF INFRARED RADIATION |
| WO2007061061A1 (en) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Light control material and light control film |
| RU70068U1 (en) * | 2007-08-21 | 2008-01-10 | Зао "Интерметкомпозит" | COMPRESSED GAS FLOW ELECTRIC HEATER |
-
2013
- 2013-05-22 RU RU2013123324/07A patent/RU2529894C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2037982C1 (en) * | 1982-03-03 | 1995-06-19 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Infrared heater |
| RU2127176C1 (en) * | 1996-02-08 | 1999-03-10 | Научно-производственная фирма "МГМ" | Apparatus for soldering and welding metals and non-metals by light beam |
| WO2007061061A1 (en) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Light control material and light control film |
| RU56718U1 (en) * | 2006-03-14 | 2006-09-10 | Закрытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро "ЗЕНИТ" | DISCHARGE SOURCE OF INFRARED RADIATION |
| RU70068U1 (en) * | 2007-08-21 | 2008-01-10 | Зао "Интерметкомпозит" | COMPRESSED GAS FLOW ELECTRIC HEATER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103298233B (en) | High density cathode plasma body source | |
| CN106197871B (en) | Water Leakage Measuring Method in Case of Water Leakage Fault of Arc Heater | |
| Irwan et al. | Analysis Air Cooling Mechanism for Photovoltaic Panel by Solar Simulator. | |
| RU199964U1 (en) | HEAT FLOW SIMULATION DEVICE | |
| CN111412650A (en) | Large-flow pure air heater | |
| CN106248726A (en) | ORC tests device at 500~2300 DEG C of interval thermal shock/thermal fatigue properties and radiation characteristic | |
| RU2529894C1 (en) | Heat energy radiator | |
| RU2562277C1 (en) | Temperature field simulating unit | |
| Litvak et al. | 7A8-Spectroscopic studies of laser-produced hydrogen plasma | |
| Nishiwaki et al. | Developments of SiC damper for superKEKB superconducting cavity | |
| Mankowski et al. | High voltage subnanosecond dielectric breakdown | |
| Zhang et al. | Experimental study of AlN powder filled high voltage molten salt electric heater for large scale thermal energy storage | |
| Liu et al. | Formation and evolution of multiple-core structures in laser-sustained plasmas | |
| Smirnov | Radiation of some fractal structures | |
| Cai et al. | Experimental study on energy characteristics and ignition performance of recessed multichannel plasma igniter | |
| Bader et al. | A 45 kWe multi-source high-flux solar simulator | |
| Yuanzheng et al. | Characteristics of plasma in a novel laser-assisted pulsed plasma thruster | |
| Li et al. | Simulation of fault arc based on different radiation models in a closed tank | |
| CN107249222A (en) | One kind simulation Photospot solar illumination heater | |
| Dipasquale et al. | Numerical characterization of a solar simulator | |
| Lee et al. | A numerical analysis of a gas—tungsten arc welding considering the current density and temperature distribution on the electrode surface | |
| Tabatabaie-Raissi et al. | Design and operation of a 30KWe/2KWth downward facing beam ARC image furnace | |
| Flikweert et al. | The metal-halide lamp under varying gravity conditions measured by emission and laser absorption spectroscopy | |
| Yang et al. | High brightness plasma source sustained by pulse laser | |
| Zhang et al. | Performance-optimized optical-thermal coupling in high-flux solar simulator-porous media reactor system for high-temperature polygeneration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170427 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180523 |