Теплофізична модель термокатода з індукційним нагріванням
A thermophysical model was built and the temperature field of a cylindrical thermionic cathode with induction heating was calculated, taking into account the initial and boundary conditions, based on the adoption of assumptions to simplify the mathematical model. During the induction heating of the...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2024.1-2.49 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
Institution
Technology and design in electronic equipment| id |
oai:tkea.com.ua:article-23 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
oai:tkea.com.ua:article-232025-08-11T09:08:05Z Thermophysical model of a thermonic cathode with induction heating Теплофізична модель термокатода з індукційним нагріванням Pysarenko, Leonid Tsybulskyi, Ivan thermionic cathode induction heating mathematical model approximate solution electronic devices термокатод індукційне нагрівання теплофізична модель математична модель наближене рішення A thermophysical model was built and the temperature field of a cylindrical thermionic cathode with induction heating was calculated, taking into account the initial and boundary conditions, based on the adoption of assumptions to simplify the mathematical model. During the induction heating of the cathode, a non-stationary heat conduction process is established, which is described by the differential equation of heat conduction with internal sources of Joule heat. The distribution of internal heat sources in the volume of the cathode is determined by the distribution of the ring induced current. The cylindrical design of the inductive thermionic cathode, due to spatial symmetry, allows to reduce the number of spatial variables, significantly simplify functional dependencies, and limit the algorithm for solving the problem. The problem was solved in the cylindrical coordinate system. The obtained approximate solutions were assessed for the correctness of the accepted simplifications when finding the distribution of the temperature field with a sufficient degree of accuracy. Despite the high thermal conductivity of the cathode material, when the cathode is inductively heated, there can be a significant temperature difference between its outer and inner surfaces. The article shows the permissible temperature difference on the surface of the cathode, which limits the choice of geometric dimensions of the cathode. The temperature difference on the surfaces of the induction thermionic cathode is most affected on the end (annular) surfaces of the cathode, so it is better to apply emitting coatings to the side surfaces of the cylindrical cathode, thus complicating the design of the cathode. The application of induction heating of the thermionic cathode allows to simplify the heating unit, increase the reliability and service life of powerful electronic devices. The obtained results are planned to be used in further research as test data for the analysis of more complex problems of numerical calculation of the thermal regimes of the cathode unit with heat shields and focusing elements of thermoelectron flows. Побудовано теплофізичну модель та розраховано температурне поле циліндричного термокатода з індукційним нагріванням з урахуванням початкових і граничних умов на основі прийняття припущень для спрощення математичної моделі. При індукційному нагріванні катода встановлюється нестаціонарний процес теплопровідності, який описується диференціальним рівнянням теплопровідності. Просторова симетрія циліндричної конструкції індуктивного термокатода дозволяє скоротити кількість просторових змінних, значно спростити функціональні залежності, обмежити алгоритм розв’язання задачі. Проведена оцінка отриманих наближених рішень на коректність прийнятих спрощень. Відображено перепад між температурами зовнішньої та внутрішньої поверхонь катода, який визначає вибір його геометричних розмірів. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2024-06-28 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2024.1-2.49 10.15222/TKEA2024.1-2.49 Technology and design in electronic equipment; No. 1–2 (2024): Technology and design in electronic equipment; 49-55 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 1–2 (2024): Технологія та конструювання в електронній апаратурі; 49-55 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2024.1-2 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2024.1-2.49/18 Copyright (c) 2024 Leonid Pysarenko, Ivan Tsybulskyi http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| institution |
Technology and design in electronic equipment |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-08-11T09:08:05Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
термокатод індукційне нагрівання теплофізична модель математична модель наближене рішення |
| spellingShingle |
термокатод індукційне нагрівання теплофізична модель математична модель наближене рішення Pysarenko, Leonid Tsybulskyi, Ivan Теплофізична модель термокатода з індукційним нагріванням |
| topic_facet |
thermionic cathode induction heating mathematical model approximate solution electronic devices термокатод індукційне нагрівання теплофізична модель математична модель наближене рішення |
| format |
Article |
| author |
Pysarenko, Leonid Tsybulskyi, Ivan |
| author_facet |
Pysarenko, Leonid Tsybulskyi, Ivan |
| author_sort |
Pysarenko, Leonid |
| title |
Теплофізична модель термокатода з індукційним нагріванням |
| title_short |
Теплофізична модель термокатода з індукційним нагріванням |
| title_full |
Теплофізична модель термокатода з індукційним нагріванням |
| title_fullStr |
Теплофізична модель термокатода з індукційним нагріванням |
| title_full_unstemmed |
Теплофізична модель термокатода з індукційним нагріванням |
| title_sort |
теплофізична модель термокатода з індукційним нагріванням |
| title_alt |
Thermophysical model of a thermonic cathode with induction heating |
| description |
A thermophysical model was built and the temperature field of a cylindrical thermionic cathode with induction heating was calculated, taking into account the initial and boundary conditions, based on the adoption of assumptions to simplify the mathematical model. During the induction heating of the cathode, a non-stationary heat conduction process is established, which is described by the differential equation of heat conduction with internal sources of Joule heat. The distribution of internal heat sources in the volume of the cathode is determined by the distribution of the ring induced current. The cylindrical design of the inductive thermionic cathode, due to spatial symmetry, allows to reduce the number of spatial variables, significantly simplify functional dependencies, and limit the algorithm for solving the problem. The problem was solved in the cylindrical coordinate system.
The obtained approximate solutions were assessed for the correctness of the accepted simplifications when finding the distribution of the temperature field with a sufficient degree of accuracy. Despite the high thermal conductivity of the cathode material, when the cathode is inductively heated, there can be a significant temperature difference between its outer and inner surfaces. The article shows the permissible temperature difference on the surface of the cathode, which limits the choice of geometric dimensions of the cathode. The temperature difference on the surfaces of the induction thermionic cathode is most affected on the end (annular) surfaces of the cathode, so it is better to apply emitting coatings to the side surfaces of the cylindrical cathode, thus complicating the design of the cathode.
The application of induction heating of the thermionic cathode allows to simplify the heating unit, increase the reliability and service life of powerful electronic devices. The obtained results are planned to be used in further research as test data for the analysis of more complex problems of numerical calculation of the thermal regimes of the cathode unit with heat shields and focusing elements of thermoelectron flows. |
| publisher |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2024.1-2.49 |
| work_keys_str_mv |
AT pysarenkoleonid thermophysicalmodelofathermoniccathodewithinductionheating AT tsybulskyiivan thermophysicalmodelofathermoniccathodewithinductionheating AT pysarenkoleonid teplofízičnamodelʹtermokatodazíndukcíjnimnagrívannâm AT tsybulskyiivan teplofízičnamodelʹtermokatodazíndukcíjnimnagrívannâm |
| first_indexed |
2025-09-24T17:30:15Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:30:15Z |
| _version_ |
1850410198614671360 |