Цибульский Л. Ю. Розробка наукових засад моделювання та конструювання удосконалених індукційних випарників

Розроблена фізико-топологічна математична модель індукційного випарника, що дозволяє за чисельним розрахунком встановити розподіл напруженості магнітного поля, розподіл джерел тепловиділення, розподіл температури і теплові потоки в завантаженому тиглі і інтегральні характеристики індукційних випарників. Доведено, що: потужність, що споживається завантаженим тиглем при заданій середній температурі випаровування, не залежить від частоти струму індуктора в інтервалі 100-500 кГц, а визначається напругою на індукторі; у випарнику з індуктором, висота якого більше або дорівнює діаметру, температура уздовж поверхні випаровування може вважатися однаковою з похибкою не більше 1 %. Розроблено методику тривимірного математичного моделювання масопереносу на поверхню підкладок з різним переміщенням і орієнтацією в просторі. Масоперенос описаний інтегральними рівняннями щодо функцій потоку з поверхні розплаву і стінок циліндричного тигля. Запропоновано спосіб і тигель з теплорезистивним і тепловідвідними екрануючими елементами, які дозволили запобігти перетікання розплаву через край тигля при випаровуванні металів, що мігрують по поверхні стінок тигля. Запропоновано введення у випарник концентратора магнітного поля між індуктором і тиглем, використання якого призводить до зниження ймовірності виникнення електричних розрядів в області тигля і забезпечує отримання неіонізованого парового потоку. Визначено умови виникнення в індукційному випарнику електричного розряду. Виявлено та досліджено порожнинно-катодний розряд у парах металів в тиглі індукційного випарника. Виявлено та вивчено ефект виникнення і підтримки несамостійного розряду в паровому потоці при введенні у верхню частину тигля термоемісійно-активної вставки.