Определение КПД электронно-лучевого нагрева

Пример решения

Определите КПД-Х электронно-лучевого нагрева, если ускоряющее напряжение , ток через материал , ток вторичных электронов , мощность пучка, преобразующаяся в тепло .

Решение:

1. Определим ток в первичном пучке электронов:

;

2. Найдем мощность первичного пучка электронов:

;

3. Определим мощность вторичного пучка электронов:

;

4. КПД электронно-лучевого нагрева:

.

Ответ: КПД электронно-лучевого нагрева X = 0,66.

С какой скоростью должен лететь протон чтобы его масса стала равна массе покоя - частицы 

Дано:                               Решение: 

-?

Ответ:

Задачи для решения

1. Определить ток луча, при электронно-лучевом нагреве, если мощность электронного луча 11 кВт, а энергия, приобретенная электроном, который вышел из катода электронной трубки, и ускорился в электрическом поле, равна 3,524 · 10^-17 эВ.

2. Найти общую силу воздействия луча при электроннолучевой обработке, если известно, что радиус отверстия r в материале равен 0,5 мм, заряд электрона е = 1,6·10^-19 Кл, ускоряющее напряжение Е₀  = 120 кВ, масса электрона m_е = 9,11·10^{-31 кг, плотность тока} j = 6,6·10⁷ а/мм².

3. Если известна мощность луча Р_л = 10 кВт, ток луча I_л = 60 А, масса и заряд электрона. Определить энергию электрона вылетевшего из катода электронной трубки.

4. Определить глубину кратера при сварке внедрением лучом, если радиус кратера 125 мкм. Коэффициент поверхности натяжения υ_п = 1000 дин/см, скорость испарения меди σ_исп = 1,2103 м/сек. Масса испаряющихся атомов  56 г. Температура поверхности расплава 5000 К.

5. Определить потери, отводимые устройством поддерживающий объект нагрева в рабочем объеме печи Р_уст. Коэффициент теплопроводности жидкого железа , относительный коэффициент лучеиспускания расплавленного железа , постоянная для железа , температура плавления t_пл = 1535⁰ С, t_пов/t_пл = 1,10. Доля отражения электронов от первичного их числа , энергия отраженных электронов Е_отр = 11 кэВ,   (1 эВ = 1,6^.10^-19 Дж) энергия электронов первичного пучка Е_п = 30,5 кэВ, диаметр слитка Д_сл=0,5м, коэффициент экранирования зеркала  ванны стенками кристаллизатора R_д = 0,95-1,0, мощность пучка Р_п = 5 Вт.

6. Определить радиус фокального пятна, если известно, что апертура пучка на изделии ά = 4, и параметры линзы а = 10, в = 20. Коэффициент сферической фокусирующей линзы Ссф = 1, радиус пучка на изделии равен r_кр = 15 м.

7. Найти реактивное воздействие испаряющихся с поверхности атомов Р_отд на  поверхность расплава при нагреве электронным лучом, если известно, что коэффициент поверхностного натяжения 0,073 н/м, диаметр кратера 20 м.

8. Найти откачную способность. Требуется снизить содержание газа в металле при переплаве меди от g₁ = 60∙10^-6 до g₂ = 30∙10^-6 (g – отношение массы газа ко всей массе), а рабочее давление равно Р = 10^-2 Па, нормальное давление Р_н = 133 Па, q = 40 ч/кг, мощность Р₀ = 60 кВт, плотность газа р_г = 319,2∙10^-3 кг/м³.

9. К.П.Д. процесса электронно-лучевого нагрева η = 1, тепловые потери на испарение материала Р_исп = 0,7 кВт/см², потери с поверхности излучением Р_изл = 0,6 кВт/см², потери отводимые устройством Р_уст. = 0,5 кВт/см², скорость плавки G = 1 кг/с, теплоемкость расплавленного металла С_ж = 10 Дж/(кг · ^оС), теплоемкость твердого металла при t_пл = 2600 ^оС равна С_t = 100 Дж/(кг · ^оС), теплоемкость металла при начальной температуре С_о = 50 Дж/(кг · ^оС), теплота плавления q_пл = 200 кДж/кг.  Определить мощность электронной пушки Р_п.

10. Определить, можно ли обойтись без принудительного охлаждения кожуха электронно – лучевой  протяжной печи для отжига металлической ленты, если температура охлаждения кожуха не должна превышать  50⁰ С? Мощность печи N = 10 кВт, на кожух приходится 75% выделенной энергии. Кожух выполнен в виде горизонтально расположенных цилиндров диаметром d = 0,5 м, и длиной l = 2,4 м, коэффициент теплоотдачи λ = 0,0278 Вт/м∙К, коэффициент электронно – лучевого нагрева, зависящий от мощности печи N_u = 69,7

11. С какой скоростью должен лететь протон (m_o= 1 а.е.м.), чтобы его масса стала равна массе покоя а - частицы, (m_o= 4 а.е.м.).

12. Найти кинетическую энергию электрона, движущегося со скоростью 0.6с

13. Ускоритель позволяет получать электроны с энергией 6 ГэВ. Какова масса этих электронов