Высокотемпературные плазмотроны

Рассмотрим схемы некоторых высокотемпературных плазмотронов подробнее. [c.26]

Рис. 1.14. Схема высокотемпературного плазмотрона Тандем с секционированным каналом

Рнс. 1.16. Схема высокотемпературного плазмотрона с электрической дугой, стабилизированной в канале жидкого [c.30]

В высокотемпературных плазмотронах существенная часть вкладываемой в дуговой разряд энергии уходит из него за счет излучения. Однако для плазмотронов типа Тандем и с дугой, горящей в сверхзвуковом секционированном канале, основная доля энергии идет на нагрев проходящего через разряд газа. Для оценки потерь тепла на излучение Б.Н. Журавлевым проведены расчеты мощности излучения из дугового разряда, стабилизированного в канале. [c.92]

Для рассматриваемых здесь высокотемпературных плазмотронов давление существенно меньше 3 МПа, поэтому тепло от дугового столба в основном отводится за счет конвекции. [c.95]

Потери на излучение непосредственно из самого разряда могут составлять значительную долю от вкладываемой мощности. Особенно велики эти потери в высокотемпературных плазмотронах, в которых электрическая дуга ограничена стенками канала и имеет очень высокую температуру (12000...20 ООО К). В каждом конкретном случае потери на излучение при расчете термического КПД должны быть оценены. Для дуги, движущейся под действием магнитного поля, потери на излучение можно рассчитать. Эти потери существенны только при очень высоких давлениях в плазмотроне (р > Ю МПа). При более [c.111]

Что такое низкотемпературная и высокотемпературная плазма, а также плазмотрон [c.307]

Конвективное охлаждение часто используется в камерах сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а также в стационарных высокотемпературных промышленных установках (плазмотронах и др.). Здесь применяются системы трубчатого охлаждения, состоящие из разветвленной сети каналов или труб, расположенных под нагреваемой поверхностью и находящихся в тесном контакте с ней. Через трубы непрерывно прокачивается жидкий или газообразный охладитель. Максимальное количество тепла, поглощенное такой системой, зависит от теплопроводности материала стенки, расхода и теплоемкости охладителя. В ЖРД применяется обычно система разомкнутого типа использованное в качестве охладителя топливо поступает затем в камеру сгорания двигателя и там сгорает. [c.14]

В настоящее время наилучшим средством получения высокотемпературных потоков в течение продолжительного времени является нагрев воздуха или других газов с помощью электрической дуги. Известные электродуговые подогреватели (плазмотроны) можно разделить на несколько типов (рис.11-1). [c.312]

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]

Плазмохимические реакторы - аппараты, в которых осуществляются физикохимические превращения с помощью низкотемпературной плазмы. В общем виде плазмохимический реактор состоит из плазмотрона, реакционного объема, устройства ввода реагентов в высокотемпературную зону, закалочного устройства и фильтра для отделения готового продукта. Конструкции плазмохимических реакторов многообразны, и выбор определенной схемы зависит от конкретного технологического процесса. Их классифицируют по различным признакам [c.446]

При внутреннем диаметре электродов, равном 100 мм. и рабочем давлении в камере 4 МПа плазмотрон позволяет получать потоки высокотемпературного газа мощностью до 5 МВт, с термическим КПД = = 0,75. Максимальная температура на выходе из плазмотрона при этом составила 5700 К. [c.55]

В тех случаях когда плазмотроны применяются для получения высокотемпературных потоков, особое значение имеют коэффициент полезного действия плазмотрона и уровень выходной среднемассовой температуры потока. [c.109]

Экспериментальное исследование теплообмена между высокотемпературным рабочим телом и стенками плазмотрона и сравнение результатов экспериментов с теорией проводились путем измерения интегральных выходных характеристик плазмотрона (термического КПД и [c.122]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ О СТРУКТУРЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПОТОКА В ВЫХОДНОМ СЕЧЕНИИ ПЛАЗМОТРОНА [c.139]

При использовании формулы (8.31) для обобщения экспериментальных данных и расчета скорости движения дугового разряда в плазмотронах коаксиальной схемы при условии нулевого расхода (правда, такой режим представляет интерес скорее при исследовании рабочего процесса в плазмотронах, чем в задачах генерации низкотемпературной плазмы) следует иметь в виду, что правильный результат может быть получен лишь для плазмотронов с достаточно длинным трактом истечения высокотемпературного газа. Если это условие не соблюдается и зона горения разряда отстоит недалеко от среза сопла плазмотрона (менее 30... 40 см), то вследствие эжектирования атмосферного воздуха в зоне горения разряда создаются условия, фактически не эквивалентные условию [c.281]

Специальные измерения это те, которые позволяют получить информацию о структуре дугового разряда и параметрах высокотемпературного потока, генерируемого плазмотроном. К специальным относятся измерения температуры в дуговом разряде, распределения температуры по сечению потока, напряжения в приэлектродных областях и по длине столба дуги, частоты вращения разряда или его приэлектродных участков и т.д. [c.284]

Плазменный метод. В настоящее время плазменное нанесение покрытий и КП получило наибольшее распространение среди высокотемпературных методов. При этом возможно получать КП практически из всех огнеупорных материалов. Сущность метода заключается в термической активации частиц плазмой с последующим осаждением их на основу. Плазменные струи получают в специальных устройствах (плазмотронах). Основными элементами дугового плазмотрона являются электроды, между которыми возбуждается дуга, и камера, где нагревается рабочий газ (дуговое плазменное получение покрытий). [c.280]

Назначение. Материалы предназначены для работы в контакте с высокотемпературными газовыми потоками при условии продувки через материал инертного газа. Можно применять для сопел и межэлектродных вставок мощных сварочных плазмотронов, для газоохлаждаемых сильноточных контактов. [c.181]

Наиб, широкое распространение получили атмосферные (при норм, давлении) плазменные методы обработки и получения материалов (резание, наплавка, выращивание монокристаллов, сфероидизация порошков, нанесение покрытий), а также проведения многотоннажных плазмохим. процессов (получение связанного азота и др.). Эти процессы осуществляются с помощью потоков плазмы, генерируемых плазмотронами разл, типов (.электродными, высокочастотными). Плазма в этих устройствах выполняет ф-цию высокотемпературного теплоносителя и используется в осн. для нагрева исходных продуктов. [c.605]

Применение П. Плазмотроны широко используются в плаэмохимии и плазменной металлургии. В нагретых до высоких темн-р ионизов. газах могут интенсивно протекать хим. реакции, не происходящие или очень медленно протекающие в др. условиях. Это уше практически используется для целого ряда производств. С помощью П. осуществляются спец, технол. процессы, такие как плазменное нанесение покрытий, плазменная резка, сварка и др. (см. Плазменная технология). П. является генератором плазмы для век-рых научных исследований и модельных тепловых испытаний МГД-генераторов, исследований теплообмена и испытаний средств теплозащиты для условий входа космич. аппаратов в атмосферу и пр. П. служит для создания плазменных источников света, в т. ч. эталонных источников высокотемпературного излучения. С помощью П. исследуются свойства низкотемпературной плазмы, создаётся неравновесная плазма низкого давления для элект-рофиз. приборов и устройств в частности, П. является источником заряж. частиц для ускорителей. [c.618]

Плазмоструйные реакторы. В этих аппаратах электроды плазмотрона вынесены за пределы реакционного объема. Они могут быть выполнены с поперечным и спутно-поперечным вводом реагентов через систему отверстий (рис. 4.6.6, а - в). Во многих случаях целесообразен спутный ввод сырья в самую высокотемпературную осевую часть плазменной струи (рис. 4.6.6, г). [c.449]

Создание работоспособных плазмотронов потребовало проведения широких научных исследований в области высокотемпературной газодинамики и электрофизики, изучения рабочего процесса в плазмотроне, в частности взаимодействия электрической дуги с газовым потоком, поиска новых конструктивных схем и технических решений. Пройдя период становления и развития, плазмотроностроение превратилось в самостоятельную отрасль техники. Плазмотроны находят все более широкое применение в плазмометаллургии и плазмохимии, плазменной тex юлoгии обработки материалов и нанесения покрытий, в технике получения мелкодисперсных порошков и т.д. В последнее время наметилось еще одно направление применения плазмотронов -уничтожение токсичных отходов химического производства путем их разложения при высокой температуре с последующим образованием нетоксичных веществ. [c.3]

Рассмотрим процесс нагрева газа дугой. Здесь могут встретиться два случая. В первом случае весь нагреваемый газ проходит через дугу. Например, если представить себе дугу, горящую в узком цилиндрическом канале и занимающую практически все его поперечное сечение, то каждая порция газа на время ее прохождения по каналу становится частью столба дуги и на выходе из канала имеет среднюю температуру, равную средней температуре дуги. Таким образом, в этом случае реализуется максималшо возможный нагрев газа. Плазмотроны, в основу которых положен такой рабочий процесс, получили условное название высокотемпературных. [c.4]

Возможность воспршзведения требуемых параметре высокотемпературного потока и обеспечения достаточного ресурса, делающего эксплуатацию плазмотрона жономически оправданной. [c.41]

Конструкция плазмотрона комбинированной схемы имеет много общего с конструкцией плазмотрсжа с вихревой стабилизацией разряда (аналогичны электроды, ра дные камеры, системы ввода рабочего тела), а отличие состоит в тс , что электроды снабжены соленоидами. Истечение высокотемпературного рабочего тела может быть двусторонним (через оба электрода) или односторонним (через один [c.53]

Запишем выражение для эффективной мощности плазмотрона в виде Р = Ul(l - к Будем рассчитьшать теплообмен в камере при истечении высокотемпературного газа с начальной энтальпией = = Р(1 - к )/G (значения к определяются на основе экспери- [c.115]

Высокотемпературная ТЦО (ВТЦО). Способы такой обработки в основном связаны с применением электронагревов. Сейчас уже нет сомнений в том, что не способ нагрева или охлаждения является решающим в формировании той или иной структуры и, следовательно, необходимых свойств металлов, а скорость этих процессов. Каждый способ нагрева (печной, в расплаве солей, свинца или другого металла, путем прямого пропускания электрического тока, ТВЧ, плазмотронами или лучом лазера и т. д.) имеет свои возможные пределы скоростей. Для каждого конкретного случая ТЦО, т, е. в зависимости от требований и возможностей металла, необходима та или иная скорость нагрева. Этим и техническими возможностями производства предопределяется использование того или иного способа нагрева при ТЦО. [c.91]

При плазменно-дуговой поверхностной резке выплавление металла производится высокотемпературной плазменной дугой, а удаление его, так же как и при воздушно-дуговой, направленным потоком воздуха. Процесс выполняют плазмотроном, в котором используют вольфрамовые, циркониевые или гафниевые электроды в зависимости от состава применяемой плазмообразующей среды. В отличие от разделительной плазменной резки данный процесс выполняют соплом с большим диаметром канала, т. е. с меньшими обжатием и концентрацией дуги. Охлаждение плазмотрона, как правило, воздушное. Охлаждающий воздух используют одновременно для удаления расплавленного металла и шлака, образующихся при поверхностной резке. Поток воздуха направляют концентрично плазменной дуге. [c.145]

Широкое распространение получили струйнодуговые плазменные установки для напыления покрытий, работающие по принципу сжатого электрического разряда (сжатая или закрытая дуга). При закрытом дуговом разряде в приэлектродной зоне в результате принудительной продувки газа (азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси) образуется интенсивная плазменная струя,. температура которой достигает. 15ООО°С. Газ при соударении с электронами, испускаемыми катодом, ионизируется, приобретает свойства плазмы и выходит из сопла специальной плазменной головки (плазмотрона) в виде яркого высокотемпературного потока (рис. 29). [c.71]

Рубннер Р. М. Высокотемпературный источник большой мощности. — В кн. Применение плазмотрона в спектроскопии. — Фрунзе Илим, 1970, с. 147—149. [c.218]

Сравнительная сложность уравнения (67) и наличие взаимных, в ряде случаев еще недостаточно исследованных связей между некоторыми величинами, входящими в него, не позволяют пока использовать формулу (67) для непосредственного расчета сил Рг+. Вместе с тем достоинством этой формулы является то, что она учитывает не ТОЛ1КО разупрочнение материала, возникающее при нагревании заготовки плазменной дугой, но также и термические напряжения, влияющие на состояние обрабатываемого материала и оказывающие воздействие на процесс стружкообразования, а значит, и на силы В связи с этим анализ формулы (67) позволяет определить направление влияния на того или иного фактора и таким образом выяснить целесообразные пути наладки процесса ПМО в различных случаях. Из формулы (68) следует, что нагрев при ПМО необходимо проводить по-разному для различных групп металлов. Разделим условно все металлы, подвергающиеся обра- ботке с нагревом плазменной дугой, на три группы. Первая из них включает материалы, предел текучести которых ав(0) существенно снижается уже при нагреве до 200...300°С. К этой группе можно отнести стали 22К, 12Х18Н9Т и аналогичные им, а также титановый сплав ВТЗ-1. Вторая группа включает большинство углеродистых и легированных сталей, интенсивное разупрочнение которых начинается с температур порядка 300...400°С. Наконец, третью группу составляют жаропрочные материалы, предел текучести которых 08(0) незначительно меняется до температур 600...700°С. Как уже отмечалось, начало появления пластических деформаций в заготовке зависит от предела текучести обрабатываемого материала при данной температуре. Поэтому для создания временных термических напряжений в материалах третьей группы потребуются более высокие температуры нагрева, чем для материалов первой и второй групп. Жаропрочные сплавы следует обрабатывать в условиях высокотемпературного плазменного нагрева, что подтверждается работами, выполненными в Грузинском политехническом институте, ИЭС им. Е. О. Патона, ЦНИИТМАШе. Исследователи получили яаилучшие результаты при точении заготовок из жаропрочных материалов, нагретых к моменту подхода в зону резания до 700... 900°С. Для достижения столь высоких температур предварительного подогрева применяли два плазмотрона, а также нагрев осциллирующей дугой, что обеспечивало необходимое накопление теплоты в срезаемом слое металла. Значительный разогрев металла вызы- [c.82]

Различают горячую (высокотемпературную) и холодную (низкотемпературную) плазму. Степень ионизации частиц (отношение числа ионов к общему числу частиц) в горячей плазме близка к единице, их температура составляет сотни тысяч градусов. В таком состоянии находится вещество в недрах Солнца. Горячая плазма отличается очень высокой электропроводимостью. Низкотемпературную плазму получают в плазменных генераторах (плазмотронах) со степенью ионизации, равной 1%. Наиболее просто эту задачу решают при помощи дуговых плазмотронов, в которых газ нагревается до 10 ООО—30 000° С, проходя через сжатую электрическую дугу постоянного или переменного тока с высокой концентрацией мощности, и образует достаточно чистую плазму, малоза-грязнунную посторонними примесями. [c.273]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...