Расчет конструкции магнетрона, Постановка задачи, Анализ распределения тепла в анодной замедляющей системе с разной конфигурацией ламелей - Многорезонаторный магнетрон
Постановка задачи
Целью данной работы является создание компактной, частично магнитоэкранированной конструкции магнетрона, предназначенного для работы в перспективной аппаратуре в качестве генератора СВЧ энергии. Необходимо обеспечить эффективную теплоотдачу от анодного блока с помощью специальных теплопроводящих элементов конструкции, припаянных к анодному блоку и к радиатору, представляющему собой ребра, позволяющие осуществлять эффективный съем тепла посредством, например, вентилятора.
Преимуществом воздушного принудительного охлаждения по сравнению с жидкостным является повышение надежности и стабильности в эксплуатации, удешевление стоимости аппаратуры применения, существенное снижение массогабаритных показателей, что очень важно для использования магнетрона в бортовой аппаратуре.
Анализ распределения тепла в анодной замедляющей системе с разной конфигурацией ламелей
Моделирование исходной системы (рис. 3.1) по методу Дугласа - Ганна показало, что приблизительно за 10-15 импульсов с момента включения прибора в ламели устанавливается стационарный режим. При условии, что температура ламели на периферии фиксирована и равна 100 єС, ее температура у анода за время первого импульса достигает 296.5 єС. После установления стационарного режима температура ламели у анода достигла 307.5 єС и 111 єС после охлаждения. При продолжении моделирования температура больше не поднималась.
Глубина прогрева ламели во время импульса составила 3.6% от ее длины (~ 11 мкм). В данном случае глубина прогрева определялась как место ламели, где температура в конце импульса отличается не более чем на 1 єС от температуры в конце релаксации. Число разбиений вдоль оси, по направлению которой распространяется тепло, было взято равным 1200 (при данном числе разбиений достигалась точность в 1 єС).
Моделирование чисто медной системы с измененной ламелью (ламель трапецеидальной формы, рис. 3.2) показало, что приблизительно за 15-20 импульсов с момента включения прибора в ламели устанавливается стационарный режим при условии, что температура ламели на периферии фиксирована и равна 100 єС. Ее же температура у анода за время первого импульса достигает 230 єС. После установления стационарного режима температура ламели у анода достигла 287 єС в центре, 294 єС на углах и 157 єС после охлаждения. При продолжении моделировании температура больше не поднималась.
Рисунок 3.1. Фрагмент АЗС исходной конструкции с распределением температуры в стационарном режиме.
Рисунок 3.2. Фрагмент АЗС трапецеидальной формы с распределением температуры в стационарном режиме.
Глубина прогрева ламели во время импульса составила 4.5% от ее длины (~13 мкм).
На рисунках 3.3 и 3.4 показано распределение температуры для медных ламелей исходной конструкции и ламелей трапецеидальной формы.
При расчете распределения тепла результаты для стационарного случая сходятся с моделированием. Порядок импульсной добавки температуры на конце ламели в исходной системе тот же, что и при моделировании. Расчет импульсной добавки для новой системы показал меньшее значение температуры, чем для исходной системы, полученный моделированием. Поэтому следует сделать вывод, что новая система с ламелями трапецеидальной формы испытывает меньший перегрев, чем исходная система, в результате чего меньше подвергается оплавлению, что и было подтверждено на практике.
Мощность обратной бомбардировки распределена неравномерно за время действия импульса. Равномерно распределяется мощность только по 1/3 поверхности сегментов, значит, импульсная добавка по температуре возрастает в 3 раза и может достигать в исходной конструкции 621 єС и в конструкции с ламелями трапецеидальной формы 411 єС. Максимальную температуру анода можно рассчитать согласно формуле:
Та = Та ср + Тимп, (3.1)
Та - температура анода в данный момент времени,
Та ср - температура анода в стационарном режиме,
Тимп - импульсная надбавка температуры.
Таким образом, максимальная температура в исходной конструкции на краях ламелей может достигать 732 єС, а в конструкции с ламелями трапецеидальной формы - 568 єС. Практика показывает, что предельная допустимая рабочая температура меди составляет ~600 єС.
Рисунок 3.3. Распределение температуры в ламели исходной конструкции, изготовленной из меди, в зависимости от времени и координаты. Обозначения: timp - время действия импульса (timp = 0.08 мкс); trel1 - релаксация за время, равное длительности импульса (trel1 = 0.08 мкс); trel2 - релаксация за время до следующего импульса (trel2 = 80мкс).
Рисунок 3.4. Распределение температуры в ламели трапецеидальной конструкции, изготовленной из меди, в зависимости от времени и координаты. Обозначения: timp - время действия импульса (timp = 0.08 мкс); trel1 - релаксация за время, равное длительности импульса (trel1 = 0.08 мкс); trel2 - релаксация за время до следующего импульса (trel2 = 80мкс).
Ламели АЗС, изготовленные из молибдена имеют максимальную температуру на аноде 534 єС и глубину прогрева ламели во время импульса 8.25_мкм. С учетом неравномерности обратной бомбардировки температура ламели на аноде может достигать значения 1200 єС при предельном значении 1700_єС. Учитывая значение упругости, пара ламелей, выполненных из меди при предельной температуре и молибдена при температуре 1200 єС, предпочтение, конечно, отдается молибденовой конструкции, имеющей существенный запас по температуре.
Похожие статьи
-
Расчет потерь различных конфигураций анодной замедляющей системы - Многорезонаторный магнетрон
Известно, что замедляющая система с минимальными потерями представляет наибольший интерес, т. к. электронный КПД в ней максимален. Расчетной оценке...
-
Расчет магнитопровода, 7 Экспериментальное исследование магнетрона - Многорезонаторный магнетрон
Совместно с представителями предприятия ООО "Магнитные системы" проведена оптимизация конструкции магнитопровода с помощью современной программы "BEMS"....
-
Основные конструктивные узлы магнетрона, Анодная система - Многорезонаторный магнетрон
Рисунок 1.1. Устройство многорезонаторного магнетрона: 1 - анодная система; 2 - полые колебательные контуры; 3 - пространство взаимодействия; 4 -...
-
Конструкция анодных блоков - Многорезонаторный магнетрон
На данном этапе, исходя из выше изложенного, предпочтение было отдано изготовлению, 2-х конструктивных вариантов анодных блоков. На рис. 3.16 показан...
-
Вентиляция и кондиционирование вагона - Расчет системы электрооборудования пассажирского вагона
Все цельнометаллические вагоны имеют приточную принудительную вентиляцию. Наружный воздух при этом, прежде чем он будет подан в вагон, очищается от пыли,...
-
2.4.1 Коэффициент нестабильности задающего генератора устройства синхронизации и передатчика k=10-4. Исправляющая способность приемника µ=52%. Краевые...
-
История создания и конструкция магнетрона, История создания магнетрона - Многорезонаторный магнетрон
История создания магнетрона Магнетрон -- один из наиболее великовозрастных представителей электровакуумных приборов (ЭВП) сверхвысоких частот (СВЧ). В...
-
2.4.1 Коэффициент нестабильности задающего генератора устройства синхронизации и передатчика K=10-4. Исправляющая способность приемника µ=51%. Краевые...
-
Анализ путей решения поставленной задачи Постановка задачи следующая: необходимо в несколько раз повысить пропускную способность магистральной ВОЛС...
-
Отопление вагона - Расчет системы электрооборудования пассажирского вагона
Отопительные устройства вагона предназначены для компенсации потерь тепла, возникающих из-за разницы температур между холодным наружным воздухом и...
-
Пакет Teamcenter Engineering (ранее известный как IMAN) предназначен для поддержки жизненного цикла изделий на ранних стадиях: от концептуального...
-
Обслуживание с ожиданием - Теория систем массового обслуживания
Постановка задачи СМО с ожиданием распространены наиболее широко. Их можно разбить на 2 большие группы - Разомкнутые и Замкнутые . Эти системы определяют...
-
Тепловой расчет, Передача теплоты через стержень - Многорезонаторный магнетрон
Передача теплоты через стержень Рассмотрим передачу теплоты через призматический стержень, площадь сечения которого f, а периметр сечения U. Стержень...
-
Цель и постановка задачи - Мехатронные системы автомобильного транспорта
То определяющее значение, которое принадлежит электронной системе в автомобиле, заставляет уделять повышенное внимание проблемам, связанным с их...
-
В последне время происходит бурное развитие флуоресцентных методов анализа и создаются новые приборы, работающие на принципе измерения флуоресценции...
-
Задание 1 Определите среднее расстояние перевозки lСр на основании следующих данных: Q1= 20 тыс. т; Q2 = 40 тыс. т; Q3 = 30 тыс. т; Q4= 10 тыс. т; l1 =...
-
Требуется спроектировать транспортный бензиновый двигатель для автомобиля мощностью: Ne=140 кВт при 6000 об/мин. Основным топливом для данного двигателя...
-
Цель: вычислить потребляемую мощность схемы программатора. Данные по элементам и рассчитанная мощность сведены в таблицу 2. Таблица 2 - Потребляемая...
-
Выбрать и обосновать структурную схему устройства. Выбрать и обосновать принципиальную схему устройства. Определить основные характеристики устройства и...
-
1,2- дисковые передние тормоза. 3-контур передних тормозов 4-главны тормозной цилиндр 5-вакумный усилитель 6-педаль тормоза 7-контур задних тормозов...
-
Используя цифровой регулятор, построенный методом переменных коэффициентов время переходного процесса составляет tПп ? 5,9 сек. при установлении...
-
Введение - Многорезонаторный магнетрон
Многорезонаторный магнетрон колебательный геомагнитный Магнетроны являются генераторами электромагнитных колебаний и рассчитаны в настоящее время для...
-
Первенец 32-разрядных систем - Анализ и оценка аппаратных средств современных компьютеров
Первенец 32-разрядных систем i80386 был представлен 17 октября 1985 г. и имел все права на звание процессора для ЭВМ общего назначения. Использование...
-
ВВЕДЕНИЕ, Задачи, решаемые с помощью ОЭС - Оптико-электронные системы и устройства
Оптико-электронными принято называть системы и устройства, в состав которых входят как оптические так и электронные узлы, причем и те и другие служат для...
-
Схема технологического процесса на зоне представлена на рисунке 2. Основные маршруты Возможные маршруты Маршруты выборочного диагностирования Рисунок 2 -...
-
Максимально возможные ускорение, время и путь разгона на передачах характеризуют приемистость автомобиля, т. е. его способность увеличивать скорость...
-
Расчет возможной зоны покрытия для системы Произведем расчет дальности связи между антенной базовой станции (BS-AU) и абонентского блока (SU) на стороне...
-
Расчет системы вентиляции вагона Мощность электродвигателя вентилятора (кВт) определяется, исходя из условия его длительной работы с максимальной...
-
Системы охлаждения воздуха - Расчет системы электрооборудования пассажирского вагона
Для охлаждения воздуха на вагонах применяют компрессорные холодильные установки с электроприводом, хладагентом в которых являются фреон или хладон....
-
Оценка оптических несущих. Целью данного пункта является определения промежуточных частот и расстояния между соседними каналами. Рассмотрим подробно 3-е...
-
Выбор типа источника излучения и фотоприемника, их параметры Выбор типа источника излучения. Общие требования к источникам излучения ВОСП следующие: л...
-
Задачи, решаемые с помощью ОЭС - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
С помощью ОЭС контактными и дистанционными методами получают информации О размерах, Форме, Положении, Энергетическом состоянии тел-объектов наблюдения,...
-
Используемая сериальная память 25AA040 является рекомендуемой в использовании в качестве внешней памяти для PIC16C924. Гарантированно выборка данных...
-
Экономическая часть, Заключение - Многорезонаторный магнетрон
В процессе изготовления опытной партии было смонтировано, откачано и представлено на испытания 6 магнетронов. Три магнетрона забракованы. Выход годных по...
-
Целью данного расчета является определение распределения температуры в поршне двигателя внутреннего сгорания и максимального значения температуры, а...
-
Анализ вредных и опасных факторов Темой данного раздела является обеспечение безопасности при эксплуатации автомобильного бензинового поршневого...
-
Введение - Расчет системы электрооборудования пассажирского вагона
В настоящее время широко распространено применение кондиционирования воздуха, электрического отопления, люминесцентного освещения и автоматической...
-
Передача теплоты через ребра - Многорезонаторный магнетрон
Оребрение поверхности нагрева производится с целью интенсификации теплоотдачи. Если оребрение задано и значение коэффициента теплоотдачи для оребренной...
-
Найдем устойчивость системы по переходному процессу и определим прямые оценки качества системы. Соберем систему в MATLAB: После подачи единичного...
-
Введение - Расчет центробежного насоса конденсатной системы судна
Целью проекта является закрепление знаний по основам теории вспомогательных гидравлических машин, а также практическое овладениенавыками выполнения...
Расчет конструкции магнетрона, Постановка задачи, Анализ распределения тепла в анодной замедляющей системе с разной конфигурацией ламелей - Многорезонаторный магнетрон