Extending the allowable exposure time of rotating X-ray anodes via an embedded lithium pulsating heat pipe: A ۳D multiphase analysis
محل انتشار: نشریه علوم و فناوری ذرات، دوره: 12، شماره: 1
سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 80
فایل این مقاله در 20 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_JPST-12-1_001
تاریخ نمایه سازی: 17 مهر 1405
چکیده مقاله:
Thermal management of high-power X-ray rotating anodes is strictly constrained by the intense, localized heat fluxes generated during brief exposure times. This study proposes the integration of a lithium-based rotating pulsating heat pipe (RPHP) into the anode and investigates its transient thermal-hydraulic performance using a volume of fluid (VOF) multiphase model, which is heavily influenced by both extreme centrifugal forces and the intense heat flux applied during the exposure time. The results reveal a fundamental thermodynamic trade-off governing the optimal rotational speed: while higher rotational speeds enhance internal fluid circulation as well as latent and sensible heat transport, they simultaneously generate massive hydrostatic pressures that cause a significant transient delay in the phase-change (boiling) process. Consequently, the maximum allowable exposure time exhibits a non-monotonic dependence on the rotational speed. A case study based on the RAD-۱۴ X-ray tube was investigated with a heat input of ۲۰ kW on a minimum focal spot size (۰.۳ mm). A critical temperature limit of ۲۲۰۰ K was defined to evaluate and compare the allowable exposure times across different configurations. Compared to a conventional solid anode (which is limited to an exposure time of ۰.۴۳۶ s), the RPHP integration at ۸۵۰۰ rpm achieves optimal thermal performance, extending the allowable exposure time to ۰.۷۰۶ s (a ۶۲ % increment). However, further increasing the speed to ۱۰۰۰۰ rpm exacerbates the pressure-induced boiling retardation, leading to an exposure time of ۰.۶۱۹ s (a ۴۲ % increment relative to the solid base, but a ۱۲ % reduction compared to the ۸۵۰۰ rpm peak).
کلیدواژه ها:
Rotating anode X-ray tube ، Rotating Pulsating Heat Pipe (RPHP) ، Volume of fluid (VOF) ، Thermal Management
نویسندگان
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :