Разработка зеркально- лучевой печи и исследование ее энергетических характеристик

• Автор: Шокин, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ашхабад
• Количество страниц: 115 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ АНАЛИЗ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ .

1.1. Оптические схемы радиационных печей.

1.2. Высокоинтенсивные источники излучения

1.3. Технологические зеркальнолучевые

1.4. Постановка задачи исследования .

П. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЗЕРКАЛЬНОЛУЧЕВОЙ ПЕЧИ

2.1. Исследование оптикогеометрических и энергетических характеристик в системе эллипсоидный концентратор цилиндрический приемник излучения .
2.2. Энергетический расчет биэллипсоидной
системы
2.3. Формирование температурных полей и зон расплава в цилиндрическом образце при облучении аксиальносимметричным потоком излучения
Ш. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ЗЕРКАЛЬНОЛУЧЕВОЙ
3.1. Расчет оптикогеометрических и энергетических параметров зеркальнолучевой печи.
3.2. Конструкция зеркальнолучевой печи.
3.3. Экспериментальное исследование энергетических характеристик зеркальнолучевой печи
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В связи с этим оптические печи используются для обеспечения стационарного и импульсного лучистого на -грева при проведении экспериментальных исследований, охватывающих широкий круг научно-технических проблем, а также при реа -лизации ряда производственных процессов, основанных на радиа -ционно-термической технологии. Значительное место занимает решение задач ракетно-космической техники, связанных с космической энергетикой и с нагревом летательных аппаратов при движе -нии в космосе, в атмосферах Земли и других планет, при моделировании внеатмосферного солнечного излучения в специальных камерах при испытании космической техники. Технологическая аппаратура на базе зеркально-лучевых печей представляет большой интерес при использовании в космических экспериментах по плавке различных материалов. Особенности подвода энергии, возможность визуального наблюдения за протекаю -щими процессами плавления и кристаллизации веществ и их реги -с. Некоторый опыт в этом направлении имеется зарубе -жом /II, , , /. В связи с этим разработка оптимальных конструкций зеркально лучевых печей и исследование их энергетических характерно -тик в зависим)сти от функционального назначения установок представляет актуальную задачу, имеющую научное и практическое значение. Оптические печи, как правило, состоят из системы фокусирующих отражателей, высокоинтенсивного источника излучения, технологического оборудования для осуществления процессов термо -обработки материалов и пускорегулирующей аппаратуры. Фокусирующие отражатели, в зависимости от особенностей подвода лучис -того потока на исследуемые объекты, могут быть выполнены по различным схемам. Выбор схемы оптической печи в совокупности с конкретным источником излучения определяется прежде всего обеспечением заданных уровней плотностей потоков излучения в зоне нагрева, определяющих значения рабочих температур, распределением энергии на приемнике, его формой, особенностями под -вода энергии излучения в зоне нагрева и уровнем максимальных температур. В данной работе рассматриваются варианты установок технологического назначения, предназначенные для проведения процессов плавки материалов в широком температурном диапазоне, поэтому ограничимся анализом тех схем оптических печей, кото -рые представляют практический интерес с этой точки зрения. В практике разработки и создания оптических печей нашли отражение в основном двух- и трехзеркальные концентрирующие системы на основе параболических и эллипсоидных отражателей /1-3, 8 /. Б идеальных случаях с точечными источниками излучения можно преобразовать сходящийся поток лучей в расходящийся (и наоборот) в эллипсоидных и гиперболоидных зеркалах и параллельный в сходящийся в параболическом отражателе. На практике реальные источники имеют угловые размеры, что приводит к образованию изображения в фокальном пятне, характеризующегося отклонениями в результате неточности изготовления зеркал, де -фокусировки и т. На рис. Бипараболоидные схемы получили широкое распространение для получения высокой освещенности при малых размерах изображения. В одном из параболоидов за счет источника создается поток излучения, параллельный оптической оси ус -тановки, который концентрируется вторым параболоиднын отража -телем. Во втором фокусе получается изображение источника с размерами, близкими к размерам излучателя. В случае использования схемы типа "закрытая раковина" изображение источника выносится за пределы оптического тракта установки, что исключает затенение зеркал технологическим оборудованием. В биэллипсоидной установке два отражателя размещены на одной оптической оси и имеют совмещенный дальний фокус. Излуче -ние от источника, отражаясь от первого отражателя, проходя через совмещенный фокус, попадает на второй отражатель, который концентрирует излучение в ближнем фокусе. Промежуточное поло -жение фокуса в биэллипсоидной системе дает возможность использования различного рода диафрагм и затворов благодаря малому поперечному сечению пучка лучей от отражающего эллипсоида. Рис* і. Схемы двузеркальных систем.