直線加速器同軸負載的熱分析與優(yōu)化設(shè)計.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)件無損探傷等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，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。這對于應(yīng)用越來越廣泛的電子直線加速器具有重要意義。同軸負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)和傳熱行為以及對加速管的溫度場和熱變形的影響有重要的意義。 本課題應(yīng)用I-DEAS軟件TMG模塊對單個加速腔(闌片、單腔、四個腔)模型進行了有限元建模，利用實驗得到的Kanthal合金涂層物性參數(shù)，模擬了同軸負載腔的傳熱過程，并得到了其穩(wěn)態(tài)溫度場。同時，就Kanthal合金涂層的厚度、內(nèi)徑、外徑等尺寸參數(shù)對加速腔溫度場的影響進行了分析與優(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，對實際使用的四個同軸負載腔組成的加速腔段的溫度場和變形情況進行了模擬。并且通過改進涂層尺寸參數(shù)和水流冷卻的方式，進行了優(yōu)化計算，計算結(jié)果表明,將軸向進水方式改進為徑向入水方式，減小同軸負載腔尾部銅塊的長度和加速腔壁厚的方式;得到了最大溫差在±3℃以內(nèi)的溫度場結(jié)果，達到了設(shè)計目標。 最后對本課題的進展進行了總結(jié)并對進一步研究提出了一點想