ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ТЕРМОЭМИССИОННЫХ КАТОДА ПЛАЗМОТРОНОВ // Инновационные технологии в науке и образовании: материалы IV Международной научно-практической конференции (28.08.2015 – 30.08.2015, Улан-Удэ). Научный редактор: С. Л. Буянтуев, Ма Тун Цай, Ответственный редактор: Е. Р. Урмакшинова, - Улан-Удэ: Издательство Бурятского государственного университета, 2015. - С. 163-166.
ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ТЕРМОЭМИССИОННЫХ КАТОДА ПЛАЗМОТРОНОВ
В работе даны результаты математического моделирования теплофизического состояния сильноточных катодных узлов с активированной вольфрамовой вставкой. Поставлена и решена нелинейная тепловая задача в двумерном приближении для составного осесимметричного катодного узла с произвольными
значениями длины вылета тугоплавкой вставки из обоймы. При этом учтены локальное джоулево тепловыделение в объеме электрода, конвективная и радиационная составляющие сложного теплообмена на его поверхности, нелинейные зависимости тепло- и электрофизических характеристик материалов
конструкции от температуры. Показано, что расчет теплофизического состояния катодного узла без учета этих факторов приводит к значительным погрешностям в определении температурного поля катода. Подробно исследованы влияние геометрических размеров катодного узла, рабочих токов, параметров теплообмена и условия охлаждения на термический режим электрода.
The article gives the results of mathematical modeling of thermophysical state of
high-current cathode assemblies with activated tungsten insert. The nonlinear thermal
problem in the two-dimensional approximation for the axially symmetric composite
cathode assembly with arbitrary values of the length of the overhang refractory
insertion of the cage has been posed and solved. Wherein local Joule heat in the
bulk of the electrode, convective and radiative heat transfer components of the complex
on its surface, non-linear dependence of the thermal and electrical characteristics of the materials of construction of the temperature have been considered. It is
shown that the calculation of thermophysical state cathode assembly without these
factors leads to significant errors in the determination of the temperature field of the
cathode. The effect of the geometric dimensions of the cathode assembly, operating
currents, the parameters of heat transfer and cooling conditions on the thermal regime
of the electrode have been studied in detail.
тепловой режим, катодный узел, плазмотрон, низкотемпературная плазма, плотность тока.
heat mode, cathode assembly, plasmatron, low-temperature plasma, current density.
1. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том IV / под ред. В. Е. Фортова. М.: Наука, 2000. С. 153–459.
2. Электродуговые генераторы термической плазмы / М. Ф. Жуков [и др.]. Новосибирск: Наука, 1999. 712 с.
3. Аветян М. А., Цыдыпов Б. Д. К расчету теплового состояния составного катодного узла плазменных устройств // Наноматериалы и технологии: тр. V Всерос. конф. Улан-Удэ, 2014. С. 185–189.
4. Экспериментальное исследование системы «прикатодная плазма — вольфрамовый катод» в сильноточных азотных дугах атмосферного давления / А. А. Белевцев, С. В. Горячев, Э. Х. Исакаев, В. Ф. Чиннов // ТВТ. 2013. Т. 51, № 5. С. 652—662.
5. Цыдыпов Б. Д., Симаков И. Г. Тепловое состояние катодных узлов сильноточных плазменных систем // ТВТ. 2011. Т. 49, № 5. С. 663—670.