ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Движение и нагрев дисперсных материалов в плазменном потоке из "Электроплазменные процессы и установки в машиностроении " Эффективность обработки дисперсных материалов зависит от характера движения и нагрева частиц в потоке плазмы. Однако до сих пор нет подробного анализа поведения частиц и взаимодействия их с высокотемпературным потоком газа. В большинстве случаев используются известные уравнения и соотношения, полученные при низких температурах потока, без учета влияния ионизированного состояния среды на обрабатываемый материал. Кроме того отсутствует анализ действия всех сил на частицу, а теплообмен плазмы с дисперсным материалом весьма мало исследован. Поэтому представляется целесообразным рассмотреть движение и нагрев порошковых, гранулированных и других дисперсных материалов в плазменных потоках, особенно в связи с тем, что эффективность таких электроплазменных процессов весьма высока. [c.61] Влияние неизотермич-ности потока и нагреваемого материала. Этот вопрос изучен очень слабо. [c.63] Влияние турбулентности потока. Экспериментальные данные, полученные в турбулентных потоках, дают большой разброс значений С, . Наблюдалось трехкратное увеличение С,/, а в некоторых случаях уменьшение его на два порядка по сравнению со стандартными значениями. Существование турбулентности в потоке, очевидно смещает область резкого уменьшения значений (кризис обтекания сферы) в область малых чисел Рейнольдса. При малых числах Рейнольдса влияние турбулентности потока становится небольшим. [c.63] Здесь и теплопроводности потока и частицы. [c.65] Влияние шероховатости поверхности частицы. Влияние шероховатости поверхности на лобовое сопротивление частицы может быть значительным [72], однако количественные данные в настоящее время отсутствуют. [c.66] При / = 0,5/д величина С д только при е 5. [c.67] Влияние двухфазности потока. Движение частиц в двухфазном потоке определяется их концентрацией, которую, как уже указывалось, можно вычислить через объемную ку или массовую степень двухфазности потока. Иногда используется объемное газо-содержание = vJ Vn + у ) = 1 — или массовое газосо-держание = gJ g - - = 1 — /г, , полученные в соответствии с выражениями (2) и (5). [c.68] Это соотношение справедливо для Ке 10 и 8 1. [c.68] Приведенное описание не исчерпывает всей полноты картины движения частиц в плазменном потоке. Некоторые из факторов будут рассмотрены в следующем параграфе при сопоставлении. расчетных и экспериментальных данных. [c.68] Хорошее совпадение экспериментальных данных для аргоновой плазмы с кривой 1 (рис. 37), вычисленной в соответствии с критериальной зависимостью (12), подтверждает вышеприведенные рассуждения и, в частности, необходимость введения поправки Л(./Я,,. Наблюдается аналогичное совпадение экспериментальных данных, полученных в азотной плазме, с критериальной зависимостью (14), установленной для молекулярной плазмы. Разброс экспериментальных данных в области температур (2- --ьЗ)-10 К обусловлен тем, что они получены в периферийных областях плазменной струи, где ее параметры сильно меняются и имеются пульсации потока. [c.71] Проведенный анализ показал, что если за определяющую температуру принимается температура набегающего потока, критерий Нуссельта может быть меньше двух. При соответствующем учете свойств потока газа критериальные зависимости, полученные при низких температурах (Т 1500 К), могут быть использованы для описания теплоотдачи к частицам, находящимся в плазменном потоке. [c.71] А это говорит о том, что с ростом объемной концентрации дисперсного материала в потоке интенсивность теплообмена значительно уменьшается. Данное явление связано с ростом стесненности движения частиц и неравномерности их обтекания. [c.73] 1 (что обычно наиболее часто встречается). Как правило, все величины, кроме коэффициента теплоотдачи а, в данном выражении заданы. Для расчета а требуется знание не только параметров плазменного потока, но и скорости и температуры частиц материала. Следовательно, расчет эффективности нагрева материалов полностью совмещается с расчетом скорости движения и температуры частиц. Это позволяет в дальнейшем не только рассчитать т],, но и оптимизировать ее по параметрам плазменного потока. [c.74] Зная физические свойства материала частицы, а также тепловые и газодинамические характеристики плазменного потока, можно рассчитать траекторию и скорость движения частицы. Как следует из уравнения (19), наибольшее влияние на движения час-стиц оказывает сила аэродинамического сопротивления, поэтому точность определения коэффициента С,, определяет вычисляемые характеристики движения. [c.74] Первый член уравнения (20) характеризует тепловой поток, идущий на нагревание частицы, второй член — тепловой поток внутри частицы. Лучистый поток тепла с поверхности частицы учтен в граничном словии. [c.75] Аналогичные выражения могут быть получены и с учетом влияния ускорения свободного падения тел. [c.77] Формулы для расчета скорости движения частиц (26), их траектории (28), и температуры (30), несмотря на их некоторую приближенность, дают возможность в ряде случаев сделать оперативные оценки с целью выбора оптимальных условий ведения технологического процесса. Кроме того, при их использовании упрощаются численные расчеты движения и нагрева частиц в переменном поле температур и скоростей плазменного потока при разбиении потока на участки с небольщим изменением параметров потока, так что nt 10и k J 10 . [c.78] Решение более сложных уравнений движения и нагрева частиц дисперсного материала может быть осуществлено численным методом. В этом случае можно учесть ряд факторов, влияющих на движение частиц и интенсивность теплообмена их с потоком плазмы, таких, как ускорение частиц, нестационарность пограничного слоя, отличие течения газа в пограничном слое от течения сплошной среды и др. [c.78] Расчет движения частиц с ускорением обеспечивает лучшее согласие вычисленной дистанции нагрева частиц до температуры плавления с экспериментальными данными, чем расчет без ускорения. Это говорит о том, что влияние вышерассмотренных факторов на движение и нагрев частиц может быть существенным. [c.79] Ниже приводится расчет траектории, скорости движения и температуры частиц в аргоновой плазменной струе дугового плазмотрона с диаметром сопла 0,6 см при различных токах дуги и расходах газа и сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. [c.79] Вернуться к основной статье