ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методика исследования эффективности нагрева материалов в плазме из "Электроплазменные процессы и установки в машиностроении " Среди большого числа параметров, определяющих эффективность нагрева материалов, можно выделить основные скорость и температуру потока плазмы, а также скорость движения частиц материала и их температуру. Методика определения температуры 1 скорости потока плазмы достаточно подробно представлена в работе [85], поэтому более детально рассмотрим различные методы определения характеристик движущегося дисперсно о материала. [c.53] Скорость движения частиц материала может быть измерена различными методами, однако не все из них обеспечивают достаточную точность и простоту измерений. [c.54] Этот метод, несмотря иа его простоту, имеет существенные недостатки. При измерении учитываются только осажденные частицы, причем частицы, летящие в периферийных областях плазменной струи с низкой скоростью, затрудняют анализ полученных покрытий и вносят определенную погрешность в определение ф и h . Кроме того, поток воздуха, создаваемый вращающимся диском и направленный перпендикулярно к направлению движения частиц, искажает истинную картину в области измерений, и его трудно учесть. [c.54] Данным методом можно измерять скорость движения частни порошка в агрессивных средах через непрозрачные стенки камеры. Однако он имеет низкое пространственное разрешение и им нельзя измерять локальные значения скорости частиц. Кроме того, движение частиц радиоактивных изотопов может существенно отличаться от движения основного материала. [c.55] Метод стробоскопического освещения. Этот метод основан на фоторегистрации движущихся частиц при их прерывистом освещении с помощью стробоскопического диска. Обычно при фотографировании на неподвнжную фотопленку получается трековая картина, позволяющая проследить за движением частиц. Причем на пленке регистрируются все частицы, в том числе и ие-излучающие. Данному методу свойственна значительная трудность пространственного разрешения, из-за чего им нельзя определить локальные значения скорости частиц. Для получения пространственного разрешения необходимо использовать стереокамеру. В некоторых случаях при появлении сильно нагретых излу чающих частиц регистрируемая трековая картина смазывается , и погрешность измерения скорости движения частиц оказывается весьма высокой. [c.55] Метод непрерывной фотосъемки. Он основан на регистрации изображений светящейся частицы на движущейся пленке, например, с помощью камеры с вращающейся пленкой [120]. В этом случае направление движения пленки перпендикулярно направлению движения частиц и скорость их определяется по углу наклона трека на пленке (рис. 30) в соответствии со следующим выражением Уц - Урл/. ф, где — скорость движения пленки ф — угол наклона трека / — фотоувеличение. [c.55] Данный метод измерения скорости движения частиц, как и вышеописанные, не обеспечивает хорошего пространственного разрешения 1 рп использовании его для потоков плазмы с большим разбросом скорости движения частиц (что наиболее часто встречается). [c.57] Метод фотоэлектрической регистрации. Этот метод во лшогом аналогичен методу с радиоактивными изотопами. С помощью двух фотоумножителей, последовательно расположенных на пути следования частиц, регистрируют время прохождения одной и той же частицей расстояния между ними. Вероятность того, что будет зарегистрирована случайная частица, не прошедшая первый фото-умножитель, пропорциональна плотности частиц в потоке. Поэтому необходимо выбирать малое количество частиц. Для плазмы данный метод пригоден, очевидно, только в ограниченных случаях, так как плазма является сильным источником излучения и регистрировать на этом фоне излучение частиц или отрал енный от них свет с помощью фотоумножителя довольно трудно, при этом погрешности измерений могут быть высокими ввиду попадания в фотоумножитель флуктуаций излучения плазмы и 1 арушения их работы. [c.57] Л1етод стробоскопической фотосъемки. Этот метод близок методу стрюбоскопнческого освещения, поэтому иногда их отождествляют. Основное его отличие от вышерассмотренного метода состоит в том, что в данном методе не требуется посторонний источник излучения, так как на пленку регистрируется собственное излучение нагретых частиц дисперсного материала, модулированное, например, с помощью вращающегося диска с отверстиями (рис. 31). Производя фотосъемку движущейся частицы через отверстия стробоскопического диска, получают пунктирный трек, общая длина которого определяется экспозицией, а длина каждого отрезка трека обратно пропорциональна частоте модуляции или частоте вращения диска. В некоторых случаях общая длина трека оказывается меньше указанной, так как частица сгорает (испаряется) при своем движении или выходит из поля объектива. [c.57] При определении скорости движения частицы целесообразно использовать не длину отрезка трека, а расстояние между ними. Это позволяет исключить ошибку в определении длины отрезка трека, вызванную колебаниями стробоскопического диска, а также ореолом, которым окружен трек. Контроль частоты модуляции удобно проводить с помощью системы, состоящей из фотодиода, источника света и осциллографа (см. рис. 31). Система контроля настолько проста, что не нуждается в детальном описании. [c.57] Фотог[)афнрованнем факела летящих частиц через стробоскопический диск получают экспозицию одного отрезка трека, равную 7-10 с 122], что сравнимо с выдержкой скоростной кинокамеры. [c.58] Для измерения температуры частиц существует значительно меньшее число методов, чем для измерения скорости их движения. Это обусловлено собственным интенсивным излучением потока плазмы в широком интервале частот и малым количеством возможных методов регистрации. В последнее время наибольшее распространение получили методы измерения температуры движущихся частиц, основанные на регистрации интенсивности излучения при их нагреве. [c.58] Другим источником погрешности измерений является недостаточная точность выбора степени черноты материала сферической частицы. Для уменьшения ее целесообразно модулированную фотосъемку вести в узком диапазоне длин волн, что легко осуществить определенным выбором цветных или интерференционных фильтров. Так, используя цветной фильтр ЖС-12 и панхроматическую фотопленку, можно производить фотосъемку нагретых частиц в области длин волн 4300—6800 А. В данном диапазоне длин волн обеспечивается четкая фоторегистрацня движущихся частиц и незначительный разброс значений степени черноты материала частиц. [c.60] Учитывая влияние всех факторов на погрешность определения температуры частиц, можно считать, что она составляет в среднем не более 10%. [c.60] Определить спектральное распределение энергии излучения нагретого порошка в плазменной струе можно с помощью спектрографа. Например, Г. С. Антонов и др. [18] использовали ДФС-8, совмещенный с фотоумножителем ФЭУ-22 и осциллографом ЭНО-1. Максимальная ошибка определения температуры частиц составила 200 К. [c.60] Основной недостаток описанного метода заключается в том, что он применим только для измерения средних температур по сечению плазменной струи. [c.60] Данньи метод был исхюльзован А. В. Николаевым [18] для измерения температуры вольфрамовых частиц. Было установлено, что температура частиц для различных длин волн изменяется в пределах 15% относительно средней температуры = = 2000 К. [c.61] Рассмотренные методы определения скорости движения и температуры частпц позволяют с приемлемой для многих технологических процессов точностью проводить измерения в плазменных потоках. [c.61] Вернуться к основной статье