直線加速器同軸負(fù)載的熱分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、低能高功率(＞10kW)電子直線加速器已廣泛應(yīng)用于食品滅菌、保鮮、醫(yī)療器械及醫(yī)療用品消毒滅菌、材料改性及其制備、大金屬構(gòu)件無(wú)損探傷等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，要求有更靈巧、輕便的小型加速器。 加速管是電子直線加速器的核心部件，由于同軸負(fù)載不僅能夠保證產(chǎn)生性能優(yōu)異的電子束流，而且使加速管結(jié)構(gòu)緊湊，使加速管的小型化成為可能。這對(duì)于應(yīng)用越來(lái)越廣泛的電子直線加速器具有重要意義。同軸負(fù)載需要有性能可靠的微波吸收材料吸收剩余微波功率，因此研

2、究Kanthal合金熱噴涂層的性質(zhì)和傳熱行為以及對(duì)加速管的溫度場(chǎng)和熱變形的影響有重要的意義。 本課題應(yīng)用I-DEAS軟件TMG模塊對(duì)單個(gè)加速腔(闌片、單腔、四個(gè)腔)模型進(jìn)行了有限元建模，利用實(shí)驗(yàn)得到的Kanthal合金涂層物性參數(shù)，模擬了同軸負(fù)載腔的傳熱過(guò)程，并得到了其穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。同時(shí)，就Kanthal合金涂層的厚度、內(nèi)徑、外徑等尺寸參數(shù)對(duì)加速腔溫度場(chǎng)的影響進(jìn)行了分析與優(yōu)化，得到了最優(yōu)的涂層尺寸參數(shù)。分析結(jié)果表明涂層的厚度應(yīng)在已

3、達(dá)到趨膚深度的前提下盡量薄。 在以上分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合3.68KW的一組高微波功率損耗，對(duì)實(shí)際使用的四個(gè)同軸負(fù)載腔組成的加速腔段的溫度場(chǎng)和變形情況進(jìn)行了模擬。并且通過(guò)改進(jìn)涂層尺寸參數(shù)和水流冷卻的方式，進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明,將軸向進(jìn)水方式改進(jìn)為徑向入水方式，減小同軸負(fù)載腔尾部銅塊的長(zhǎng)度和加速腔壁厚的方式;得到了最大溫差在±3℃以內(nèi)的溫度場(chǎng)結(jié)果，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。 最后對(duì)本課題的進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)并對(duì)進(jìn)一步研究提出了一點(diǎn)想