Электротермическое оборудование
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3... 352 353 354 355 356 357 358... 414 415 416
|
|
|
|
Существуют проекты и ведутся исследования по использованию струйных плазмотронов для восстановления металла в печах типа доменных. При этом основные преимущества, которые обеспечивает плазменный нагрев по сравнению с существующей технологией, является увеличение производительности и повышение качества продукции. В плазмохимии в промышленных масштабах реализован целый ряд процессов, количество которых с каждым годом растет. В их числе: получение ацетилена из природного газа, а также из жидких предельных углеводородов; получение пигментной двуокиси титана; по-получение сверхчистых веществ, в том числе для полупроводниковой техники; получение тонких пленок в радиоэлектронике и др. Основными преимуществами плазмохимической технологии являются: высокие скорости процессов и, следовательно, меньшие габариты технологического оборудования; возможность использования трудноперераба-тываемого, но широкодоступного сырья; одностадий-ность большинства плазмохимических процессов; легкая управляемость процессом; малая чувствительность к качеству исходного сырья. В тех случаях, когда масштаб производства невелик, но требуется очень высокая чистота продукта, используются безэлектродные высокочастотные и сверхвысокочастотные плазмотроны, в" которых отсутствует загрязнение плазмы (и соответственно продукта) материалом электродов. Если к чистоте плазмы не предъявляется жестких требований или если масштабы производства велики и требуются мощности в тысячи киловатт, используются дуговые плазмотроны постоянного и переменного тока. 10-2. УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ПЛАЗМОТРОНА а) ОСОБЕННОСТИ ГОРЕНИЯ ДУГИ В ПОТОКЕ ГАЗА Электрическая дуга в плазмотроне в отличие от свободно горящей всегда находится в условиях вынужденной конвекции. В плазмотронах дугу сжимают, помещая ее в узких каналах и диафрагмах, и обдувают интенсивными потоками газов или жидкостей. Пространственное положение столба дуги в разрядной камере большинства типов плазмотронов однозначно предопределено или стабилизировано внешним силовым воздействием или специальной геометрией разрядной камеры. Стабилизированная дуга позволяет получить существенно большие максимальные температуры, чем свободно горящая дуга. На практике, за исключением особых случаев, не требуется достижение максимальных температур. Наоборот, плазму электрической дуги желательно иметь при столь низкой температуре, насколько это совместимо с требуемыми параметрами, в частности с энтальпией газовой струи на выходе из плазмотрона. Последнее связано с лучистыми потерями. Поскольку излучение весьма сильно зависит от температуры, дуга малого диаметра с высокой температурой будет излучать большую мощность, чем дуга большего диаметра с меньшей температурой при той же средней энтальпии, в плазмотроне. Взаимодействие электрической дуги с газовым потоком и стенками разрядной камеры' плазмотрона протекает следующим образом. Газ поступает в канал, взаимодействует с дугой, горящей между стержневым или торцевым катодом и цилиндрическим анодом, и вытекает через сопло, которым в простейшем случае может служить сам анод. Экспериментально установлено, что небольшая закрутка при подаче газа в плазмотрон существенно не отражается на характеристиках дуги. 23* В плазмотронах, используемых для технологических целей, скорость истечения струи существенно ниже звуковой. Условно столб дуги может быть разделен на три участка: начальный, цилиндрический и выходной. Характерными отличиями начального участка служит уменьшающаяся напряженность электрического поля в столбе и возрастающие поперечные размеры дуги. На свойства и характеристики этого участка столба дуги оказывают влияние многие факторы, наиболее существенные из которых следующие: расширение дуги, связанное с нагревом газа внутри нее; магнитное сжатие дуги, вызванное взаимодействием осевой составляющей тока с собственным магнитным полем, которое ускоряет газ в осевом направлении; электродинамическое ускорение плазмы внутри столба в результате взаимодействия радиальной составляющей плотности тока с азимутальным магнитным полем самого столба. Магнитное сжатие рт может оказаться весьма существенным при горении дуги при пониженном давлении, а также в случае больших токов (/103 А), что имеет место в плавильных плазмотронах. В предположении постоянства осевой плотности тока давление, Па, может быть записано: Рт = -^, "(Ю-2) где \ia — абсолютная магнитная проницаемость, Гн/м; г\ — радиус дуги, м. Из (10-2) видно, что по мере расширения столба дуги рт падает обратно пропорционально квадрату его радиуса. Следовательно, давление уменьшается по направлению от катода к аноду. Вследствие этого газ засасывается из прикатодного пространства и выбрасывается в виде катодной струи в направлении анода. Аналогичное явление наблюдается в случае пережатия столба дуги любым способом, например диафрагмой, уменьшающей сечение дуги, или локальным вдувом газа из щели в разрядную камеру плазмотрона. На начальном участке дуга постепенно расширяется до тех пор, пока ее "граница" встретится с холодным пограничным слоем, образующимся на стенке канала. Под "границей" в теории взаимодействия дуги с пристеночным пограничным слоем [10-2] подразумевается поверхность, находящаяся на некотором расстоянии от дуги, где происходит резкое понижение температуры и вязкости плазмы. При неизменном диаметре канала и расходе газа увеличение тока приводит к расширению "границы" дуги и, следовательно, к уменьшению длины начального участка; если же неизменны диаметр канала и ток дуги, то увеличение расхода газа ведет к уменьшению толщины пограничного слоя и, следовательно, к увеличению длины начального участка. Длина этого участка при работе на воздухе может быть рассчитана по по-луэмпирической формуле zl,435Re0'27 1 -f 1,3-10—3 d Wb ha I (10-3) где 2 — расстояние от начала дуги до искомого сечения, м; й — диаметр канала, м; Ке=рис?/цв — число Рейнольдса; V — продольная скорость газа, м/с; р, ц. в, к —плотность, кг/м3,. вязкость, Па-с и удельная энтальпия воздуха, Дж'кг (взяты при Т=300 К и р= = 0 1 МПа); о —удельная электрическая проводимость воздуха, См/м (взята при Г=6400 К и р=0,1 МПа). Эта зависимость может быть использована при вы
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 352 353 354 355 356 357 358... 414 415 416
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
