Температура - плазменная струя
Cтраница 4
Резкое понижение температуры в начале реакции объясняется протеканием в основном эндотермической реакции разложения метана. В самых начальных стадиях реакции, пока температура плазменной струи еще достаточно высока ( близка к 3 - 103 К), скорость разложения метана весьма велика и поэтому поглощение тепла, необходимого для протекания этой реакции, происходит весьма быстро. Но по мере охлаждения плазменной струи скорость разложения метана быстро падает, что приводит к понижению скорости охлаждения струи. Быстрое охлаждение плазменной струи на начальных стадиях разложения метана приводит к тому, что продукты разложения ( например, этилен) имеют температуру, значительно более низкую, чем начальная температура плазменной струи. Дальнейшее разложение метана и образовавшегося из него этилена сопровождается поглощением тепла из плазменной струи, поэтому ее температура продолжает падать, но уже с меньшей скоростью, так как скорости реакции с понижением температуры уменьшаются. [46]
Спектр излучения плазменной струи, имеющей достаточно низкую температуру, сдвинут в инфракрасную область; в то же время излучение более высокотемпературной плазменной струи ( Ти 15 - 103 К) в основном лежит в видимой и ультрафиолетовой областях. В связи с этим следует ожидать, что при прочих равных условиях повышение температуры плазменной струи вызывает увеличение самопоглощения излучения внутри нее, а также приводит к возрастанию ее оптической толщины. Известно г, что при прочих равных условиях поглощение излучения в газе при повышении температуры возрастает и у высокотемпературных газов коэффициенты поглощения могут быть достаточно большими, а длины пробегов излучения - малыми даже для относительно небольших частот. [47]
Однако в ус ловиях нашей задачи влияние процессов диссоциации и рекомбинации относительно мало и не сказывается заметно на полученных результатах. В рассматриваемых температурных интервалах степень диссоциации имеет сколько-нибудь заметную величину лишь на самых начальных этапах реакции, пока температура плазменной струи еще порядка 3 - 103 К. Затем, как видно из рис. 1, а, температура плазменной струи быстро падает, а вместе с этим резко снижается степень диссоциации. [48]
 |
Схема плазмохимической установки для синтеза высокодисперсных порошков. [49] |
Наличие в процессе веществ в конденсированной фазе значительно усложняет конструкцию реактора и технологическую реализацию процесса, В процессах первого типа смеситель устроен и работает так же, как и в гомогенных процессах. В процессах второго и третьего типов смеситель должен обеспечить равномерное распределение порошка сырья в плазменном потоке. Характерное время, необходимое для нагревания сырья до температуры плавления, испарения и фазовых переходов, пропорционально квадрату размера частиц и резко уменьшается с ростом температуры плазменной струи. [50]
 |
Станок для автоматической наплавки 1 под слоем флюса. [51] |
Плазма - высокотемпературный, сильно ионизированный газ, который создается дуговым разрядом, возбужденным между двумя электродами, через который газ пропускается в узком канале. Плазмообразующим газом служит аргон. Струя плазмы обеспечивает стабильность дугового разряда и высокую концентрацию тепловой энергии. Температура плазменной струи 10 000 - 15 000 С, что достаточно для расплавления любых металлов. [52]
Понижение температуры, как видно из рис. 1, а, сменяется повышением. Это повышение объясняется выделением тепла при образовании углерода. По мере роста температуры процесс разложения ацетилена ускоряется. Повышение температуры плазменной струи является поэтому нежелательным. Для его устранения или задержки необходимо провести принудительную закалку при помощи специальным образом подобранных внешних воздействий. Место, время и скорость принудительной закалки определяются кинетикой рассматриваемых процессов, их целевым назначением и условиями, в которых они протекают ( см. стр. [53]
Выше предполагалось, что температура плазменной струи везде одинакова, но в действительности температура вещества в плазменной струе в разных точках различна. Поэтому Tg представляет собой некоторую усредненную температуру плазменной струи. Рассмотрим теперь влияние неоднородности поля температур внутри плазменной струи на характер ее излучения. Удобно разделить все плазменные струи на две группы. К первой группе отнесем те плазменные струи, температура которых во внутренних областях превышает 8 - 103 - 104 К; ко второй группе - те, у которых соответствующая температура не превышает 6 - Ю3 - 8 - 103 К. [54]
Если считать, что определяемая формулой ( 29) величина dTldt const, то за время At т ( ГА) температура плазменной струи упадет настолько, что целевые продукты реакции смогут быть сохранены достаточно долго. Однако следует отметить, что оценка скорости закалки по формуле ( 29) является завышенной, так как по мере понижения температуры время релаксации т ( Г) будет быстро возрастать, что позволяет снижать скорости закалки. Следовательно, скорость закалки, обеспечивающая сохранение целевого продукта, на различных стадиях различна и может быть довольно сильно снижена на более поздних стадиях. Отсюда также видно, что если понижать температуру плазменной струи в соответствии с формулой ( 29), то закалка будет обеспечена, но скорость охлаждения будет значительно превышать скорости, необходимые для закалки на более поздних ее стадиях ( см. стр. [55]
Значительная часть исследований по определению влияния основных параметров синтеза ( температуры, времени контактирования и соотношения реагирующих компонентов) на содержание связанного азота в продукте была проведена на смесях газов, содержащих в основном азот. Преимущества экспериментов на разбавленной смеси заключается в том, что мгновенно полностью перемешиваются реагенты и устанавливается температурное равновесие; в дальнейшем температура в зоне реакции определяется температурой плазменной струи. Потерь тепла на нагрев поступающего пара фосфора практически нет. Тепло химических реакций также не влияет на температуру плазменной струи. [56]
Принцип действия плазматрона основан на нагревании газа, который проходит через сжатую электрическую дугу с высокой концентрацией мощности. Плазматрон представляет собой камеру с двумя электродами, между которыми зажигается дуга постоянного тока. В качестве плазмаобразующего газа могут быть использованы воздух, азот, аргон, гелий и др. Плазма дуги испытывает термическое и электромагнитное сжатие и в виде устойчивой высокотемпературной струи длиной 10 - 15 мм вместе с потоком газа выбрасывается через сопло верхнего электрода. Благодаря тепловому и электромагнитному эффектам резко возрастает плотность тока, температура плазменной струи достигает больших величин и может меняться от 5000 до 12 000 К и выше в зависимости от ряда факторов: величины тока, диаметра сопла, давления и свойств ( потенциала возбуждения и теплопроводности) плазмообразую-щего газа, величины межэлектродного промежутка. При определенных условиях имеет место температурное равновесие по всему объему внешней части струи. На рис. 20 показана принципиальная схема плазматрона. В настоящее время создан ряд конструкций плазматронов с графитовыми и металлическими электродами. Описана малогабаритная плазменная горелка для спектрального анализа порошков. [57]
Однако в ус ловиях нашей задачи влияние процессов диссоциации и рекомбинации относительно мало и не сказывается заметно на полученных результатах. В рассматриваемых температурных интервалах степень диссоциации имеет сколько-нибудь заметную величину лишь на самых начальных этапах реакции, пока температура плазменной струи еще порядка 3 - 103 К. Затем, как видно из рис. 1, а, температура плазменной струи быстро падает, а вместе с этим резко снижается степень диссоциации. [58]
Опытная резка показывает, что прорезающая способность плазменной струи ( фиг. При резке материала значительной толщины необходимо поддерживать дугу при токах 300 - 400 а и более. С увеличением расхода газа ( при постоянных параметрах горелки - давления газа) возрастает число заряженных частиц, образующихся в дуговом разряде в объеме струи за единицу времени. Растет также и их скорость на выходе из сопла. В то же время температура плазменной струи повышается. [59]
При этом очевидно, что закалка при z0 zm так же как и при z0, значительно меньших zm, нерациональна с точки зрения получения наибольшего измеряемого выхода ацетилена. Однако, как показали расчеты на ЭЦВМ, изменение z0 в случае, если z0 zm, в некотором диапазоне значений приводит к несущественному изменению величины измеряемого выхода ацетилена. Следует отметить, что введение стока тепла может приводить к понижению температуры плазменной струи не только в результате поглощения тепла из плазменной струи, но также благодаря замедлению экзотермических реакций. На рис. 1, а представлены результаты численного интегрирования на ЭЦВМ системы уравнений ( 7), ( 10) и ( 17) при начальных условиях, совпадаюшчх с таковыми в рассмотренном выше случае для этого же процесса без закалки ( см. стр. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5