Потоки ионизированного газа

Принцип действия МГД-генератора основан на том, что при пересечении магнитного поля потоком ионизированного газа в последнем возникает электродвижущая сила, которая может быть снята с помощью электродов. Если к этим электродам подключить какое-либо электрическое сопротивление, то образуется цепь, в которой будет проходить постоянный ток. Таким образом будет осуществлено преобразование кинетической энергии потока в электроэнергию. [c.236]

Плазменно-дуговой переплав (ПДП). Это наиболее экономичный и перспективный способ, в котором особо чистые, прочные и пластичные металлы получают с помощью плазмы, т. е. потока ионизированных газов, разо- [c.93]

В последние годы для плавления особо тугоплавких металлов и сплавов получает применение так называемый плазменный нагрев. В плазменных горелках выделенное в дуге тепло не излучается непосредственно на поверхность нагрева, а используется для получения потока ионизированного газа (плазмы) с очень высокой температурой (5000—20 000° К и более) и сверхзвуковыми скоростями. Интенсивность теплоотдачи от потока плазмы к нагреваемым телам чрезвычайно высока. [c.251]

При прохождении потока ионизированного газа (низкотемпературной плазмы) с большой скоростью (порядка 1000 м/с) через сильное магнитное поле в нем возникает электрический ток. Расположив по обе стороны потока электроды и замкнув их через внешнюю цепь, получим электрический ток в цепи. Для ионизации газа необходим подогрев его до высокой температуры. Следовательно, затратив тепло на подогрев газа и пропустив затем газ через сильное магнитное поле, можно непосредственно преобразовать тепло в [c.226]

Газовые потоки в дуге. Мощные потоки ионизированного газа с преимущественным направлением вдоль оси обнаружены экспериментально во всех дугах. Как правило, они появляются при токах выше 50 А по истечении не более 10 с после возбуждения дуги. Их скорости в сварочной дуге со стальными электродами достигают 75—150 м/с. Потоки обладают значительной тепловой мощностью и влияют на баланс энергии всех областей дуги. Так, по измерениям Н. Н. Рыкалина, И. Д. Кулагина и А. В. Николаева, при силе тока свыше 300 А мощность, передаваемая потоком газа свариваемому изделию, составляет 40% получаемой через активное пятно дуги. [c.40]

При горении сварочной дуги у активных пятен катода и анода возникают потоки ионизированного газа, называемые плазменными. Причина их возникновения — испарение металла электрода и изделия. Плазменные потоки, обладая значительной тепловой мощностью, влияют на баланс энергии всех областей сварочной дуги. Кроме того, эти потоки [c.5]

Плазменная струя, применяемая для сварки, представляет собой направленный поток частично или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10 ООО—20 ООО °С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ через столб сжатой дуги. Дуга горит в узком канале сопла горелки, через который продувают газ. При этом столб дуги сжимается, что приводит к повышению в нем плотности энергии и температуры. Газ, проходящий через столб дуги, нагревается, ионизируется и выходит из сопла в виде высокотемпературной плазменной струи. В качестве плазмообразующих газов применяют азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси. Газ выбирают в зависимости от процесса обработки и вида обрабатываемого материала. [c.198]

Также необходимо более широкое термодинамическое изучение газовых потоков, течения диссоциированных газовых смесей, ионизированных газов и др. [c.9]

Принцип действия. При течении электропроводящей жидкости или ионизированного газа по каналу, находящемуся в поперечном магнитном поле, возникает индуцированный электрический ток, который может быть выведен с помощью помещенных в канал электродов. Таким образом, поток электропроводящей жидкости или газа при наличии магнитного поля может служить генератором электрической энергии (рис. 19.11). [c.610]

Сейчас МГД открывает новые горизонты и для техники. Недавно изобретен магнитогидродинамический генератор электрического тока. В принципе он отличается от обычного только тем, что роль обмотки якоря в нем выполняет поток диссоциированной электропроводящей жидкости или ионизированного газа. [c.114]

Жидкометаллические циклы весьма заманчивы для использования на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, охлаждаемыми жидким металлом. Электропроводность жидких металлов во всем реальном диапазоне температур примерно в 10 раз больше, чем ионизированных газов. Основная трудность создания таких систем — получение высокоскоростного потока жидкости за счет тепловой энергии источника. Возможные пути решения этой проблемы основаны на использовании частичного испарения части жидкости. Проще всего это может быть решено путем применения двухконтурной схемы, в одном из контуров которой использована легкоиспаряющаяся жидкость (например, калий). Подмешиваясь в смесителе к основному потоку, получившему теплоту в теплоисточнике (реакторе), жидкость вторичного контура испаряется. Полученный пар используется в сопле для разгона жидкости первого контура (лития). Паровая фаза отделяется в сепараторе от движущейся с большой скоростью жидкости и после конденсации возвращается в контур. Высокоскоростной поток лития направляется в МГД-генератор. За ним для уменьшения потерь с выходной скоростью установлен диффузор. [c.255]

Электрический ток генерируется в магнитном канале в результате пересечения ионизированным газовым потоком магнитных силовых линий на электродах-коллекторах индуцируется постоянный электрический ток. Газовый поток в виде ионизированного газа со свойствами электрического проводника можно получить при высоких температурах (2000—3000 °С). [c.309]

Плазменное нанесение покрытий заключается в том, что материал покрытия переносится в высокоскоростной поток плазмы, представляющий собой ионизированный газ. Температура плазмы достигает несколько десятков тысяч градусов. Различают низкотемпературную (10 —-10 К) и высокотемпературную плазмы. Устройство, в котором получают плазменную струю, называется плазменным генератором или плазмотроном. По способу создания и разогрева плазмы различают электродуговые, высокочастотные и сверхвысокочастотные плазмотроны. [c.251]

Плазменная сварка. Тепло, потребное для расплавления металла в месте сварки, получают за счет плазменной струи — потока ионизированных частиц, обладающих большим запасом энергии. Температура плазменной струи достигает 20 000° К- Плазменная струя получается следующим образом. В замкнутом цилиндрическом канале горит электрическая дуга значительной длины. Стенки цилиндра интенсивно охлаждаются. Через канал в цилиндр подается инертный газ, который, охлаждая наружную поверхность столба дуги, вызывает его концентрацию, в результате чего температура столба достигает 10 ООО—20 000° К, а газ, проходящий через межэлектродное пространство, получает высокую степень ионизации и большой запас энергии. Этой струей и производят нагрев в процессе сварки. Плазменную сварку применяют для наплавки покрытий из тугоплавких металлов, резки, термообработки, пайки. Разрешается варить тонколистовые материалы из тугоплавких металлов. [c.174]

Плазменные покрытия. Предпосылкой применения дуговой плазмы в качестве источника нагрева явилась возможность выделения из разрядного промежутка потока ионизированных частиц с высокими температурами, скоростью и энтальпией. В настоящее время разработано много конструкций плазмотронов, обеспечивающих получение потока термической плазмы в непрерывном режиме, с принудительным движением плазмообразующего газа через электрическую дугу. Получаемый таким образом поток плазмы характеризуется следующими энергетическими показателями температура в ядре потока 5000—10 000° К, скорость струи 300—600 м/сек, коэффициент теплопередачи 5000 ккал/см . С учетом этих параметров, а также возможности поддержания при напылении безокислительной среды плазменный метод дает возможность напыления любых кислородных и бескислородных тугоплавких соединений. [c.9]

Если осуществить принудительное сжатие дуги, то можно достигнуть значительного повышения температуры. Так, пропуская дугу совместно с защитным газом через охлаждаемое водой сопло (рис. У-26, а), удается получить температуру до 30000° С. В том случае, если дуга горит, непосредственно между вольфрамовым электродом и соплом горелки (рис. У-26, б) возникает поток ионизированных частиц газа — плазменная струя с температурой до 18 000° С. Плазменные горелки применяют прн сварке различных материалов. [c.272]

Плазменная струя представляет собой направленный поток ионизированных частиц газа, имеющего температуру 10 ООО— 20 000° К. Плазму получают, пропуская поток газа через столб [c.296]

Актуальны также вопросы термодинамического исследования диссоциированных газовых смесей, ионизированных газов в потоке при высоких температурах. Зто в свою очередь заставляет вести исследования теплофизических свойств новых материалов, которые еще несколько лет тому назад не находили применения з теплоэнергетике. [c.8]

Сопло в современных технологических плазмотронах выполняет еще одну функцию — оно участвует в двухстадийном процессе возбуждения дуги. Первоначально дуга возбуждается между электродом и соплом, расстояние между которыми, как правило, не превышает 3 мм. Для первоначального возбуждения дуги служит источник высоковольтного и высокочастотного напряжения — осциллятор, создающий искровой разряд между катодом и анодом. Мощность так называемой дежурной дуги, создаваемой таким путем, ограничивается величиной, не вызывающей эрозии сопла. Факел дежурной дуги потоком газа выдувается из сопла, и, когда ионизированный газ касается поверхности заготовки, создается канал для возбуждения основной (рабочей) дуги между электродом и обрабатываемым материалом. [c.16]

Плазменно-дуговая резка (рис. 55) или, как ее еще называют, резка проникающей дугой заключается в глу- боком проплавлении металла по линии реза дуговым разрядом, который направляется потоком высокотемпературного ионизированного газа, называемого плазмой. Эта же газовая струя удаляет расплавленный металл из места реза. [c.129]

Вакуумное конденсационное напыление (осаждение). Покрытие формируется из потока частиц, находящихся в атомарном, молекулярном или их ионизированном состоянии. Для получения потока пара (частиц) используют различные источники энергетического воздействия на материал. Различают формирование потока частиц посредством термического испарения материала, ионным распылением или взрывным испарением - распылением. Соответственно этому вакуумное конденсационное напыление разделяют на методы. При ионизации потока напыляемых частиц реализуется способ ионно-плазменного напыления, а при введении в поток реактивного газа - вакуумное конденсационное напыление. [c.224]

Для плавления особо тугоплавких материалов применяются плазменные печи. По конструкции они подобны дуговым, но вместо электродов в них устанавливаются плазменные горелки — плазмсз-троны. В плазмотронах дуговой разряд используется для получения потока ионизированного газа-плазмы со сверхзвуковыми скоростями и высокой температурой (10000-20000 К), развиваемой благодаря эффекту сжатия при электрическом разряде в очень небольшом объеме ионизированного потока газа. Недостаток плазменных печей — малая стойкость плазмотронов. [c.174]

Плазменно-дуговой переплав (ПДП). Это наиболее экономичный и перспективный способ, в котором особо чистые, прочные и пластичные металлы получают с помощью плазмы, т. е. потока ионизированных газов, разогретых до десятков тысяч градусов (рис. 23). Плазменная дуга образуется между металлом и катодом плазмо- [c.55]

Циклы установок с магкитогидродинамическим генератором. Установки с магнитогидродинамическим генератором (МГД-гене-ратором) осуществляют прямое преобразование теплоты в электрическую энергию без промежуточных звеньев, какими являются паровой котел, паровая турбина и электрогенератор. Работа МГД-генератора основана на явлении возникновения ЭДС в потоке ионизированного газа при пересечении им магнитного поля, создаваемого электромагнитами, питаемыми постоянным током. Значение ЭДС тем больше, чем больше скорость газового потока степень ионизации газа и напряженность магнитного поля. Ионизация газа состоит в расщеплении его молекул на ионы. Необходимая степень ионизации, обеспечивающая высокую электропроводность газа, зависит от его физических свойств и достигается при температуре 4000 К. Добавлением к газу щелочных металлов (калия, цезия и др.) снижают температуру ионизации до 2300—2900 К. Такой газ называют низкотемпературной плазмой. [c.143]

ВНИИЭСО. Калориметрическим способом определялся тепловой поток в две заготовки, одновременно находящиеся под воздействием плазменной струи, т. е. нагревание проводилось косвенным методом. Обе заготовки помещали на одинаковом расстоянии от плазмотрона они одинаково омывались потоком ионизированного газа. В зависимости от условий эксперимента, в частности от электрической мощности, подведенной к плазмотрону, тепловая мощность, введенная в каждый из калориметров, находилась в пределах 12... 20 кВт. Затем к одной из заготовок подключали <гплюс источника питания, и дуга становилась для нее вынесенной. Различие между тепловыми потоками в заготовку, подключенную к цепи и неподключенную, находилось в пределах 2,4... 3,4 кВт при изменении силы тока от 200 до 320 А. Как следует из этого эксперимента, доля теплового потока, создаваемого теплообменом газа с нагреваемым объектом, в общем тепловом потоке составляет 80... 85%. [c.32]

Физико-химическое воздействие дуги на обрабатываемый материал. Плазменная дуга представляет собой поток ионизированных газов, с помощью которого нагревается поверхность заготовки. Зона нагрева отличается высокими температурами и градиентами их изменения, а также наличием участков, где материал находится в расплавленном виде. При этом химический состав нагреваемой поверхности металла может претерпеть изменения в связи с растворением в нем тех или иных компонентов плазмообразующего газа, а также с диффузией тяжелых элементов в поле напряжений. Кислород, азот и особенно водород, проникая в поверхностные слои заготовки, способствуют созданию в металле пор, снижению пластичности последнего, появлению хрупких трещин в процессе охлаждения. Для сил резания и дробления стружки эти явления могут быть благоприятными. Однако нельзя допускать растворения газов в материале заготовки под обработанной поверхностью, так как это в дальнейшем может отразиться на эксплуатационных характеристиках детали. При нагревании металлов воздушной плазмой (при черновом и получистовом точении заготовок) насыщения газами материала обработанной поверхности детали не обнаружено. Что же касается слоя металла, подвергшегося непосредственному воздействию плазменной дуги и перешедшему в дальнейшем в стружку, то анализ показал насыщение стружки газами. Так, в образцах из стали 12Х18Н9Т, подвергшихся воздействию воздушной плазменной дуги мощностью 15 кВт, обнаружено существенное увеличение содержания кислорода и азота. Аналогичные данные были получены при анализе образцов из высокохромистого чугуна. Повышение процентного содержания газов в образцах было тем большим, чем продолжительнее было воздействие плазменной дуги, что связано со скоростью перемещения ее по отношению к нагреваемой поверхности. При и = 8 м/мин содержание кислорода и азота в стальных образцах доходило соответственно до 0,05 и 2,12%, тогда как в исходном материале оно составляло 0,0025 и 0,005%. В чугунных образцах в тех же условиях обнаружено 0,03% кислорода (в исходном материале 0,005%) и 8,8 см на 100 г содержание водорода (в матрице 5,48 см ЮО г). [c.77]

В этом случае разрезаемый металл не включен в электрическую цепь (см. рис. 9). Дуга образуется внутри плазмотрона плазма, представляющая собой поток ионизированного газа, выдувается в сопло в виде острой, кинжалообразной струи. Плазменной струей можно разрезать и неэлектропроводные материалы. Резка плазменной струей дает высокое качество и малую ширину реза. [c.177]

Тогда, около десяти лет назад, в Институте высоких температур АН СССР под руководством академика В. А. Кириллина и члена-корреспондента АН СССР А. Е. Шейндлина был разработан первый советский магнитогидродинамический генератор электроэнергии. Это была маленькая, почти настольная, лабораторная установка. Ее мощности едва хватало, чтобы качнулись стрелки чувствительных приборов. От своего будущего зрелого прототипа модель отличалась больше, чем игрушечный автомобильчик от сорокатонного самосвала, но она работала, давала ток и подтверждала правильность теоретических принципов, положенных в ее основу. А принципы эти просты и понятны каждому школьнику. Ведь МГД-генератор отличается от обычной динамомашины лишь тем, что роль медной обмотки якоря в нем выполняет поток диссоциированной электропроводной жидкости или ионизированного газа. При пересечении таким проводниковым потоком магнитных силовых линий в нем возбуждается электродвижущая сила. Если вокруг потока разместить электроды-коллекторы и замкнуть их через внешнюю сеть, то в нее будет поступать [c.117]

Стэк в работе 13] рассмотрел это влияние. Он сделал вывод, что интенсификация теплообмена является результатом эффекта расслоения потока , т. е. электрическое поле вызывает конвективные токи в ионизированном газе в основном таким же путем, как гравитационное ноле вызывает конвективные токи в среде с градиентом плотности. Это движение затем воздействует на конвективный перенос тепла. [c.429]

Электрическая проводимость ионизированного газа (низкотемпературной плазмы) быстро убывает по мере снижения температуры газа вдоль канала МГД-генератора. В связи с этим применение МГД метода экономически оправдано при температурах, не меньших 2100—2300 К. Этим определяется высокая температура газов, уходящих из МГД-генератора. Для эффективного использования энергии уходящих из МГД-генератора газов целесообразно его применение в составе комбинированных установок, включающих помимо МГД-генератора также паротурбинные или парогазовые установки. По экономическим и санитарным соображениям должно быть предусмотрено извлечение ионизирующейся присадки из потока газов. [c.255]

Возникновение электродвил<ущей силы в газовом потоке объясняется тем, что ионизированный газ, называемый плазмой, содержит в себе свободные электроны, наличие которых и обусловливает его электропроводимость. Степень ионизации плазмы тем больше, чем выше температура, причем заметную величину она приобретает лишь при температурах порядка 3 000—4 ООО °С. При еще более значительных температурах (порядка нескольких миллионов градусов) в плазме начинается расщепление атомных ядер и она переходит в принципиально отличное состояние. Соответственно этому плазма, представляющая собой просто ионизированный газ, называется низкотемпературной в отличие от высокотемпературной плазмы, содержащей в своем составе продукты ядерного распада. [c.236]

Перемешивание газов в смеси сопровождается диффузионным термоэффектом, который в условиях неизотермического пограничного слоя проявляется в увеличении или уменьшении градиента температуры в зависимости от того, какой газ (легче или тяжелее газа основного потока) поступает в пограничный слой. Если массы молекул двух компонентов различны, то в результате термической диффузии более тяжелые молекулы чаще всего стремятся перейти в холодные области если же массы молекул одинаковы, то в холодные области переходят более крупные молекулы. Направление движения молекул может изменяться. В ионизированном газе, например, тяжелые молекулы или ионы стремятся перейти в более теплые области. [c.323]

Магнитогидродинамическин (МГД) метод преобразования тепловой энергии в электрическую заключается в создании электродвижущей силы и электрического тока в потоке горячих ионизированных газов (высокотемпературной плазме), движущемся в магнитном поле (рис. 20.21). [c.309]

Двигаясь со скоростью 3 смкек, фотоны обгоняют электронную лавину. Отдельные лавины в отрицательном стриж ре (электропроводящем канале), нагоняя друг друга, сливаются, образуя сплошной канал ионизированного газа. Одновременно с ростом стримера, направленного от катода к аноду, начинается образование встречного лавинного потока положительно заряженных частиц, направленного к катоду. Положительный стример представляет собой канал газоразрядной плазмы. [c.95]

Химический состав. При плазменном напылении переведенный в жидкое состояние материал в виде капель ув.ле-кается ионизированным потоком газа, попадает на покрываемую поверхность, растекается и образует покрытие. Поэтому вещества, используемые при плазменном напылении, должны плавиться в факеле без разложения и возгонки. Предохранение напыляемых материалов от окисления достигается экранированием факела кольцевым потоком инертного газа. Но даже в этих условиях многие материалы в процессе п.яазменного напыления претерпевают изменение химического состава. Изменение состава напыляемого материала может быть вызвано термической диссоциацией, инконгруентным плавлением и др. Наибольшей устойчивостью в ионизированном потоке обладают тугоплавкие окислы и некоторые тугоплавкие металлы. Следует подчеркнуть, что устойчивость веществ в факеле зависит не только от природы напыляемого материала, но также и от состава рабочего газа. Так, например, при напылении титана с помощью ионизированного потока аргона получается покрытие, состоящее из металлического титана. Замена аргопа азотом приводит к образованию нитрида титана.- [c.40]

Для сварки используют различные установки (рис. V.34). Электроды 2иЗ находятся в кварцевом цилиндре i. Между электродами образуется дуга, создающая первоначальную ионизацию газа, поступающего через отверстие 4. При поступлении ионизированного газа в плоскость высокочастотного индуктора 5 (20 — 80 мггц) в поле его действия образуются непрерывные потоки кольцевых плазмоидоБ, представляющие собой кольцевой разряд, сжимаемый его собственным магнитным полем. При использовании высокочастотных горелок, в которых система индуктора 7 и газовое кольцо 8 становятся трансформатором (индуктор 7 является первичной обмоткой с его током и плазмоид 8 — вторичным витком с эквивалентным током создается поток высокочастотной плазмы (на рисунке не показан). [c.301]

Вторая зона соответствует нагретому неионизированному газу 2, это тепловой слой дуги третья зона — токопроводящая область дуги 4. По мере увеличения размеров дуги (вдоль по потоку) область неионизированного газа уменьшается и на теплообмен ионизированного газа со стенкой разрядного канала начинают влиять процессы рекомбинации и амбиполярная диффузия элек-трон-ионных пар. В молекулярном газе начальный участок дуги тоже имеет три зоны. Две из них — первая и последняя — такие же, как и в атомарном газе, а между ними во второй зоне появляется область 26 диссоциированного газа (рис. 69), где на потери тепла существенное влияние оказывает ассоциация атомов. Таким образом, в молекулярном газе тепловой слой дуги состоит из нагретого и диссоциированного газа. [c.130]

В теплосиловых установках с МГД генераторами открытого цикла (рис. 19.9) атмосферный воздух 1 компрессором 2 подается в воздухоподогреватель 3, где подогревается и поступает в камеру сгорания 5, куда подается и топливо 4. Ионизированные при высокой температуре продукты сгорания проходят с больщой скоростью через МГД генератор (сопло 6). В МГД генераторе ионизированные газы пересекают магнитное поле, образованное специальной магнитной системой. В потоке газа возбуждается ЭДС. С помощью помещенных вдоль потока электродов снимается и отводится во внешнюю цепь 7 постоянный электрический ток. [c.307]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...