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... 358 359 360 361 362 363 364... 414 415 416
|
|
|
|
медь полностью испаряется). Их основным недостатком является более высокая, чем у тантала и вольфрама, эрозия материала катода и более низкий КПД, чем у плазмотронов с горячим катодом. Вольт-амперные характеристики плавильных плазмотронов восходящие (рис. 10-15). Вакуумные плазмотроны имеют подобные характеристики, но лежащие при той же длине дуги существенно ниже. 10-3. КАТОДЫ ДУГОВЫХ ПЛАЗМОТРОНОВ Катоды плазмотронов могут быть разделены на две группы — тугоплавкие и легкоплавкие катоды, отличающиеся характером эмиссий электронов. У первых температура плавления материала настолько высока, что при ней плотность тока термоэлектронной эмиссии достаточна для поддержания дугового разряда. У легкоплавких катодов температура плавления материала для этого недостаточна и основную роль играет автоэлектронная (холодная) эмиссия. К тугоплавким катодам относятся катоды из графита, вольфрама, тантала, а также катоды из циркония и гафния при работе в окислительных средах. "Легкоплавкие" катоды изготавливаются главным образом из меди, а также из стали. Чаще всего для тугоплавких катодов, работающих в нейтральных и восстановительных средах, для широкого диапазона давлений (107—102 Па) используется вольфрам, легированный для уменьшения работы выхода лантаном, иттрием, торием или другими добавками. Работа тугоплавкого катода (графит, вольфрам) при нормальном давлении может протекать в двух режимах. При относительно малых токах разряда в примыкающей к катоду части столба образуется сужение, опирающееся на яркосветящееся пятно на поверхности катода. С ростом тока и достижением им некоторого , порогового значения температура катода возрастает, яркое пятно исчезает. Пороговый ток может меняться от десятков до тысяч ампер в зависимости от размеров и интенсивности охлаждения катода и состава плазмо-образующего газа. Режим работы без ярко выраженного катодного пятна по крайней мере для сильноточных катодов предпочтительнее, так как эрозия катода при нем оказывается меньше, чем при ярко выраженном катодном пятне. Плотность тока в катодном пятне вольфрамового катода плазмотрона в зависимости от условий работы составляет 107—108 А/м2. Эрозия легированных вольфрамовых катодов при работе в аргоне, азоте и водороде при атмосферном давлении лежит в пределах Ю-12—Ю-10 кг/Кл. С уменьшением давления эрозия возрастает. Существенными при этом являются, по-видимому, потери металла за счет испарения. Интенсивность испарения вольфрама в функции температуры и давления приведена на рис. 10-16 и 10-17. График как катодный материал достаточно сильно сублимирует даже при работе в нейтральных и восстановительных средах при нормальном давлении. Поэтому он может применяться там, где допустимо загрязнение плазмы графитом. В плазмотронах, предназначенных для длительной работы, необходимо предусматривать возможность наращивания графитового катода. Катоды из циркония и гафния относятся к термохимическим и могут устойчиво работать в окислительной атмосфере. На активной поверхности такого катода образуется лунка расплавленного металла, которая покрывается пленкой тугоплавкого окисла. Эта пленка и является эмиттером электронов. При работе в восстановительной или нейтральной среде окисная пленка разрушается и катод выходит из строя. Катоды из циркония и гафния требуют интенсивного охлаждения и заделываются заподлицо в медную державку (см. рис. 10-8). Работают они на токах 200— 300 А с ресурсом, измеряемым одним-двумя десятками часов. кг/(м2-с) 10'8 кг/(м2.с) яг* ю-9 10 -12 Чп г 4 / / / т 2500 3500 К 20 10 О '—Р 0,1 0,2 МПа Рис. 10-16Рис. 10-17 Рис. 10-16. Зависимость скорости испарения вольфрама от температуры. 1 — в вакууме; 2— в азоте при атмосферном давлении. Рис. 10-17. Зависимость скорости испарения вольфрама от давления, Г=2870 К. Катоды из легкоплавких материалов могут применяться для всех плазмообразующих сред (восстановительных, нейтральных и окислительных). Для обеспечения автоэлектронной эмиссии плотность тока в пятне "легкоплавких" катодов должна быть не ниже 1010— 1011 А/м2. Катоды из этих материалов должны интенсивно охлаждаться. Однако одного охлаждения недостаточно, чтобы избежать разрушения. Надо также обеспечить быстрое перемещение катодного пятна. Наиболее часто применяются цилиндрические катоды с движением пятна по окружности с использованием для перемещения пятна газового вихря или магнитного поля, воздействующего на дугу. Условия... работы полых катодов отличаются от описанных выше. Горячие полые катоды работают при температуре около 2800 К и могут изготавливаться из вольфрама или тантала. Эрозия танталового катода в аргоне составляет Ю-11—Ю-9 кг/Кл и растет с уменьшением расхода газа. Холодные полые катоды могут изготовляться практически из любых металлов — меди, стали, алюминия, титана, ниобия и др. и должны интенсивно охлаждаться. Эрозия этих катодов зависит от теплофизических свойств материалов и от расхода газа и существенно выше, чем у горячего катода; например, для медного катода в аргоне она составляет около Ю-8 кг/Кл. 10-4. УСТАНОВКИ ДЛЯ НАГРЕВА ГАЗОВ ПРИ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ Большинство плазмохимических процессов обладает общими чертами. Для того чтобы с данным сырьем произошли необходимые физические и химические превращения, вначале нужно генерировать плазменную
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 358 359 360 361 362 363 364... 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 |
