[实用新型]超蒸发冷却式电子管

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子管，特别是有超蒸发冷结构的电子管。

背景技术

已有的电子管中的大功率发射管，又称功率栅控管。由管芯，管芯上的阴极、靠近阴极的栅极，与管芯相连的外壳形的阳极组成。根据栅极为一个或两个而构成三极管或四极管。电子管工作时，阴极发射电子，通过一栅控制电子流的大小，或再用二栅使电子加速，阳极收集电子流。发射管的阳极，既是电子的收集极，也是电子管外壳的一部分。阳极的功能一是收集电子流，二是散热，即将电子轰击产生的热量和其他电极(如阴极、栅极)辐射来的热量耗散出去。所以在工作时阳极温度很高，必须进行冷却，否则就要烧毁电子管。发射管的冷却一般采用强迫风冷阳极和水冷阳极的方式。风冷阳极是在发射管的阳极上加装一定数量的散热翼片，散热翼片用铜材料制成，采用硬焊料钎焊在阳极外周，工作时用大功率风机通过风道向阳极吹风，与散热翼片进行热交换，降低阳极温度，以保证电子管的正常工作。风冷阳极结构的维护简单，适用于缺水和高山地区。但耗散功率较小，仅约60W/cm²，热容量小，承受过载能力差，此外工作时散热翼片易发生震动或与空气摩擦产生噪音。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种散热能力较强，噪音较小的超蒸发冷却式电子管。

本实用新型应用超蒸发冷却原理，采用超蒸发结构并用水作冷却介质来实现其目的。

本实用新型的超蒸发冷却式电子管(参见附图)，包含有阴极(2)和栅极(3、4)的管芯(1)，与管芯相封接且呈外壳形的阳极(5)及其外表的散热翼片(7)，在阳极外套连有呈倒置的桶形且有出水口(12)的内锅(9)，内锅外套连有呈倒置的桶形且有进水口(17)的外锅(13)，内锅下端与外锅连通的进水孔(10)，上述阳极与外锅之间的间隙为S＝kad²/8，上述散热翼片的长度为上述两式中，a是散热翼片的厚度，d是进水孔的孔径，λ是散热翼片材料的热传导系数，k＝0.6～1.8，K＝0.3～1.5。

上述的内锅(9)与外锅(13)之间有至少一个间距环(11)。

上述的内锅(9)和外锅(13)均与阳极的法兰盘(6)相连，所说的进水口(17)在外锅的上端，所说的出水口(12)在内锅的上端并贯穿外锅的上底。

上述的散热翼片为铜材料λ＝3.7W/cm²，a＝1.2～3mm，d＝1.5～3mm，L＝3～6mm，S＝0.6～1.5mm。

本实用新型根据超蒸发冷却原理，采用水作冷却介质，在阳极耗散功率使冷却水由液相变为气相的过程中，由于介质吸收大量的汽化潜热而达到冷却阳极的目的。

根据水的热交换在大容器等温加热面条件下符合拔山曲线图的规律，并设温度为θ，热交换量为q_d，水的沸腾热交换过程有下述几个阶段：

一、在温度小于8℃时，是无沸腾的对流换热。热交换量受水的流动影响较大。

二、当8℃≤θ≤25℃，是沫态沸腾或核沸腾。这时产生大量汽泡，汽泡的强烈搅动作用使热交换量急剧增加，则为q_d∝θ⁴，当温度达到25℃时，q_d达到最大值135W/cm²。

三、当25℃≤θ≤125℃，是过渡沸腾或部分沫态沸腾，汽泡开始连成一片汽膜，由于热传导不良的汽膜将加热面与水隔开，因而使得热交换变坏。这时q_d∝θ^-1，但热交换不稳定，如果没有特殊措施，当θ达到25℃时，很容易使加热面烧毁，为烧毁的临界点。这一现象称为来顿福罗斯特效应。

四、当θ＞125℃，是膜态沸腾，这时受热面上覆盖了一层汽膜，随着θ的增加，热交换量缓慢的增加并大致上q_d∝θ^3/4。

本实用新型的超蒸发冷却结构，利用来顿福罗斯特效应，工作时使散热槽底部工作于25℃到125℃，而散热槽口部工作在小于8℃的环境。由于散热槽的口部的牵制，散热槽底部就可稳定的工作于8℃到125℃，从而使阳极耗散能力大大提高，加上内锅和阳极之间的距离很小，流体压力高，流速大，能迅速带走带着热量的水，提高阳极的耗散能力，这种超蒸发冷却的阳极耗散功率可达1000W/cm²。