Критические ситуации в системах охлаждения лазерных зеркал


Авторы

Леонов Е. В.*, Шанин Ю. И.**

НИИ НПО «ЛУЧ», ул. Железнодорожная, д. 24, Подольск, Московская обл., 142103

*e-mail: leonovev@sialuch.ru
**e-mail: ShaninYuI@sialuch.ru

Аннотация

Проведен анализ критических ситуаций, которые могут иметь место в системах охлаждения лазерных зеркал. Рассмотрены следующие ситуации, которые могут привести к повреждению зеркала: 1) наступление кризиса теплообмена в системе охлаждения, 2) воздействие локальных пиковых нагрузок на зеркало. Оценены критические тепловые потоки при одностороннем тепловом нагружении системы охлаждения зеркала в условиях большого недогрева теплоносителя, приводящие к кризису кипения. С точки зрения достижения кризиса теплообмена в системе охлаждения аналитически и с помощью моделирования рассмотрены различные случаи воздействия пиковых тепловых нагрузок на температурное поле зеркала. Проведено моделирование воздействия на поле температур запаривания канала охлаждения в результате действия большой тепловой, включая пиковую, нагрузки. 

Ключевые слова:

лазерное зеркало, система охлаждения, гидравлическое сопротивление, теплоотдача, пиковая тепловая нагрузка, кипение, кризис теплообмена, критический тепловой поток

Библиографический список

  1. Субботин В.И., Гордеев В.Ф., Харитонов В.В. и др. О пределах интенсификации теплообмена в компактных теплообменниках // Доклады академии наук СССР. 1984. Т. 279. № 4. С. 888–891.
  2. Субботин В.И., Харитонов В.В. Теплофизика охлаждаемых лазерных зеркал // Теплофизика высоких температур. 1991. Т. 29. № 2. С. 365–375.
  3. Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П., Маслакова И.В. и др. Рекомендации по тепловому расчету и расчету деформированного состояния силовых элементов металлооптики для лазерных технологических установок. Препринт № 2-511. Москва: ИВТ РАН. 2013. 96 с.
  4. Аполлонов В.В. Силовая оптика // Квантовая электроника. 2014. Т. 44. № 2. С. 102–121.
  5. Шанин Ю.И., Шанин О.И. Теплообмен и гидросопротивление канальных систем охлаждения лазерных зеркал // Тепловые процессы в технике. 2010. № 11. С. 512–517.
  6. Шанин Ю.И., Шанин О.И., Черных А.В. и др. Пределы работоспособности неохлаждаемых и охлаждаемых оптических элементов // Инженерно-физический журнал. 2017. Т. 90. № 6. С. 1380–1386.
  7. Кузьмин Ю.А., Харитонов В.В. Теплообмен и поля температуры в многослойной стенке при локальном нагреве. Препринт 025-85. М.: МИФИ. 1985. 24 с.
  8. Кузьмин Ю.А., Харитонов В.В. Предельная допустимая мощность локального источника тепла на поверхности многослойной стенки с внутренним охлаждением // Теплофизика высоких температур. 1986. Т. 24. № 5. С. 948–956.
  9. Орнатский А.П., Винярский Л.С. Кризис теплообмена в условиях вынужденного движения воды в трубках малого диаметра // Теплофизика высоких температур. 1965. Т. 3. № 3. С. 444–451.
  10. Зейгарник Ю.А., Привалов Н.П., Климов А.И. Критические тепловые потоки при кипении недогретой воды в прямоугольных каналах с односторонним подводом тепла // Теплоэнергетика. 1981. № 1. С. 48–51.
  11. Кузма-Кичта Ю.А., Комендантов А.С., Оводков А.А. и др. Влияние закрутки потока и пористого покрытия на характеристики теплосъема при кризисе теплообмена в каналах с неоднородным нагревом // Теплофизика высоких температур. 1992. Т. 30. № 4. С. 772–777.
  12. Boscarya J, Fabrea J, Schlosser J. Critical heat flux of water subcooled flow in one-side heated swirl tubes. International Journal of Heat and Mass Transfer. 1999;42(2): 287–301. DOI:10.1016/S0017-9310(98)00108-2
  13. Варава А.Н., Дедов А.В., Комов А.Т. и др. Экспериментальное исследование кризиса теплообмена при кипении в недогретом закрученном потоке в условиях одностороннего нагрева// Теплофизика высоких температур. 2009. Т. 47. № 6. С. 877–883. DOI:10.11 34/S0018151X09060108
  14. Celata G.P., Cumo M., Mariani A. et al. The prediction of the critical heat flux in water-subcooled flow boiling // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1995. Vol. 38. № 6. pp. 1111–1119. DOI:10.1016/0017-9310 (94)00230-S
  15. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем. М.: Изд-во МЭИ, 2000. 374 с.
  16. Kader B.A., Yaglom A.M. Heat and mass transfer laws for fully turbulent wall flows // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1972. Vol. 15. № 12. pp. 2329– 2351. DOI: 10.1016/0017-9310(72)90131-7
  17. Власов Н.М., Колесов В.С., Федик И.И. Стабильность оптической поверхности лазерных зеркал. М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ. 2005. 216 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025