Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет

Описаны схемы, конструкции и характеристики ряда оригинальных плазмотронов, обладающих широким диапазоном параметров нагреваемого газа и высокой эффективностью
...
Описаны схемы, конструкции и характеристики ряда оригинальных плазмотронов, обладающих широким диапазоном параметров нагреваемого газа и высокой эффективностью
...
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
...
Плазмотроны находят все более широкое применение в плазмометаллургии и плазмохимии, плазменной техрюлогии обработки материалов и нанесения покрытий, в технике получения мелкодисперсных порошков и т
...
Книга, в основном, знакомит читателя с результатами исследований и разработок плазмотронов, а также методами их расчета, причем упор сделан на плазмотроны большой мощности
...
Приведенные в книге сведения позволяют выбрать оптимальные для конкретной задачи схему и конструкцию плазмотрона, а также рассчитать параметры системы его электропитания
...
ПРИНЦИПЫ НАГРЕВА ГАЗА В ПЛАЗМОТРОНЕ Нагрев газа в плазмотроне происходит в результате его взаимодействия с дугой, поэтому эффективность нагрева существенно зависит от того, каким образом организовано это взаимодействие, т
...
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
...
ПРИНЦИПЫ НАГРЕВА ГАЗА В ПЛАЗМОТРОНЕ Нагрев газа в плазмотроне происходит в результате его взаимодействия с дугой, поэтому эффективность нагрева существенно зависит от того, каким образом организовано это взаимодействие, т
...
Описанный процесс является отражением общего принципа, согласно которому для повышения температуры дуги необходимо увеличивать интенсивность охлаждения ее периферийной зоны или ограничить поперечный размер дуги стенкой канала
...
Киносъемка дуги, горящей между торцевыми электродами в большом объеме без протока газа, показала, что в результате возникновения свободной конвекции форма дуги непрерывно меняется, а места привязки дуги к электродам хаотически перемещаются по их поверхностям
...
Реально же максимальное напряжение на дуге обычно существенно меньше, так как для обеспечения устойчивого горения дуги последовательно с ней включается балластное сопротивление
...
Таким образом, увеличение дуги будет происходить только до тех пор, пока напряжение на ней не достигнет максимально допустимого значения, после чего дуга погасает
...
Из двух образовавшихся параллельных электропроводных каналов новый канал значительно короче, и, следовательно, обладает гораздо меньшим сопротивлением
...
Если, например, уменьшить внутренний диаметр анода, то расстояние от оси дуги до стенки уменьшится, а температура дуги возрастет, а пробивная прочность промежутка
...
Он присущ практически всем дуговым разрядам, при горении которых возникают условия для увеличения длины дуги во времени, независимо от того, какие движущие силы вытягивают дугу поток газа, электромагнитное взаимодействие с собственным или приложенным магнитным полем и т
...
длина дуги уменьшается и соответственно уменьшается напряжение на ней, что в общем компенсирует увеличение тока, поэтому вкладываемая в дугу мощность меняется мало
...
Такой канал при прочих равных условиях позволяет сделать длину дуги больше, чем в плазмотроне с самоустанавливающейся длиной дуги, и за счет этого повысить напряжение и вкладываемую мощность
...
Электрическая дуга в коаксиальном плазмотроне с магнитной стабилизацией разряда имеет сложную, переменную по времени форму и не горит по кратчайшему расстоянию, но все же зависимость от расстояния
...
Поэтому при переходе к режимам с повышенными расходами или высокими давлениями при ограниченном располагаемом напряжении источника питания приходится уменьшать расстояние
...
Внутренняя стенка наружного электрода и наружная стенка внутреннего электрода изготовляются обычно из меди или другого материала, имеющего хорошую теплопроводность, и охлаждаются водой
...
Через заднюю крышку или через переходный фланец, установленный между задней крышкой и наружным электродом, подается газ или пар, который требуется нагреть
...
Это обеспечит омывание холодным газом внутренней стенки задней крышки, не позволит горячему газу, циркулирующему во внутреннем объеме, подходить к задней крышке и предотвратит разрушение изолятора, нагреваемого излучением электрической дуги
...
Через заднюю крышку или через переходный фланец, установленный между задней крышкой и наружным электродом, подается газ или пар, который требуется нагреть
...
Это обеспечит омывание холодным газом внутренней стенки задней крышки, не позволит горячему газу, циркулирующему во внутреннем объеме, подходить к задней крышке и предотвратит разрушение изолятора, нагреваемого излучением электрической дуги
...
Поэтому рассмотрим особенности горения электрической дуги, движущейся под действием магнитного поля, и ее поведение в межэлектродном зазоре плазмотрона с магнитной стабилизацией разряда
...
Наличие тангенциальной составляющей скорости приводит к существенной неравномерности поля скоростей на выходе из сопла, которая зависит от режима работы плазмотрона
...
Постановка смесительной камеры и удлинение наружного электрода для размещения на нем сопла приводят к увеличению площади поверхностей, омываемых горячим газом, снижению КПД плазмотрона и, как следствие, к снижению температуры нагреваемого газа
...
Плазмотроны такой схемы более сложны конструктивно, но позволяют вдвое поднять расход нагреваемого газа и существенно поднять его температуру и термический КПД
...
Движение электрической дуги в плазмотроие с магиитиой стабилизацией разряда В межэлектродном зазоре плазмотрона с магнитной стабилизацией дуга находится в непрерывном сложном пространственном движении под действием электромагнитных и газодинамических сил
...
Для выяснения основных закономерностей перемещения дуги в межэлектродном пространстве рассмотрим вначале движение и форму дуги при действии на нее только основной осевой составляющей магнитного поля Н
...
Для выяснения основных закономерностей перемещения дуги в межэлектродном пространстве рассмотрим вначале движение и форму дуги при действии на нее только основной осевой составляющей магнитного поля Н
...
Для выяснения основных закономерностей перемещения дуги в межэлектродном пространстве рассмотрим вначале движение и форму дуги при действии на нее только основной осевой составляющей магнитного поля Н
...
Тогда из равенства электромагнитной силы аэродинамической силе сопротивления следует, что скорость каждого элемента дуги будет зависеть от напряженности магнитного поля в рассматриваемой точке
...
Тогда из равенства электромагнитной силы аэродинамической силе сопротивления следует, что скорость каждого элемента дуги будет зависеть от напряженности магнитного поля в рассматриваемой точке
...
Отрыв дуги от внутреннего электрода благодаря этой составляющей должен неизбежно привести к появлению элемента дуги, перпендикулярного внутреннему электроду, что и послужит началом перехода к дуге минимальной длины
...
Рассмотрим, какие движения будут совершать элементы дуги и какую форму будет приобретать дуга под действием всей системы электромагнитных и аэродинамических сил, если начальной формой дуги была спираль, определяемая выражениями
...
Отрыв дуги от внутреннего электрода благодаря этой составляющей должен неизбежно привести к появлению элемента дуги, перпендикулярного внутреннему электроду, что и послужит началом перехода к дуге минимальной длины
...
Рассмотрим, какие движения будут совершать элементы дуги и какую форму будет приобретать дуга под действием всей системы электромагнитных и аэродинамических сил, если начальной формой дуги была спираль, определяемая выражениями
...
Однако результаты экспериментов, которые приводятся ниже, указывают, что поле осевых скоростей существенно неравномерно и аэродинамическая сила оказывает большое влияние на движение дуги и на место ее горения
...
Таким образом, катушка оказывает стабилизирующее действие на место горения части дуги, расположенной у наружного электрода, стремясь удержать ее в плоскости симметрии
...
Вблизи внутреннего электрода ни одна из рассмотренных сил не удерживает дугу, и она может беспрепятственно вытягиваться потоком и выходить на торец внутреннего электрода
...
Горение дуги в этой зоне нежелательно, так как здесь направление магнитных силовых линий совпадает с направлением тока, электромагнитная сила на дугу не действует, дуга останавливается и вызывает быстрое разрушение электрода
...
Таким образом, на поверхностях внутреннего и внешнего электродов существуют области значительной протяженности, на которых электрическая дуга оставляет следы в виде спиралей
...
Для плазмотрона данной схемы пробой от дуги к внутреннему электроду происходит по относительно холодному газу, а к внешнему по газу, нагретому дугой в предыдущих циклах
...
Поэтому при увеличении давления и скорости газа область горения электрической дуги должна смещаться к торцу внутреннего электрода, что и наблюдается на практике
...
Если учесть направление вращения дуги под действием осевого магнштюго поля, то можно видеть, что спиральные следы на внутреннем электроде начинаются на некотором расстоянии от его торца и заканчиваются вблизи торца или на самом торце
...
На внешнем электроде следы дуги всегда занимают область ближе к плоскости симметрии катушки, поэтому на внешнем электроде дуга горела под катушкой уже при скорости
...
Из приведенных выше результатов видно, что положение области горения дуги в значительной степени зависит от режима работы плазмотрона, что приводит к ограничению диапазона допустимых режимов
...
Так как режимы с малыми расходами являются режимами максимальных температур, то необходимы эффективные меры по управлению положением области горения дуги
...
Киносъемка показала, что при выходе на торец внутреннего электрода ярко светящееся приэлектродное пятно дуги стоит на одном месте в течение относительно большого времени Ш
...
Как следует из приведенного выше анализа, управлять положением области горения дуги в коаксиальном плазмотроне можно путем изменения конфигурации и напряженности магнитного поля
...
Чтобы получить возможность работать на плазмотроне при малых расходах воздуха, основную магнитную катушку выключали, а магнитное поле создавали четырьмя витками, расположенными, как показано на рис
...
Так как режимы с малыми расходами являются режимами максимальных температур, то необходимы эффективные меры по управлению положением области горения дуги
...
Таким образом, изменение магнитного поля позволило управлять гюложением области горения дуги, расширить диапазон получаемых параметров и реализовать режим с высокими температурами
...
Пути улучшения схемы Одним из главных направлений улучшения схемы плазмотрона с магнитной стабилизацией дуги является борьба с эрозией внутреннего электрода
...
Переход на схему со сквозным электродом хотя и решает эту проблему, но не всегда удобен, так как усложняется конструкция и несколько снижается температура нагреваемого газа из
...
Большее пробивное напряжение в случае, когда внутренний электрод является катодом, создает условия для сильного вытягивания дуги, что облегчает ее вынос на торец
...
Одной из основных мер по уменьшению эрозии внутреннего электрода следует считать увеличение магнитного поля, что приводит к большему нагреву газа в области горения дуги и облегчению шунтирования
...
Если суммарная сила тока через все витки катушки постоянна, то радиальная составляющая магнитного поля, удерживающая дугу вблизи катушки, будет тем больше, чем меньше размеры катушки
...
Такое поведение дуги связано с тем, что за счет закрутки возникает градиент давления в холодном воздухе в направлении от внутреннего электрода к внешнему
...
Если суммарная сила тока через все витки катушки постоянна, то радиальная составляющая магнитного поля, удерживающая дугу вблизи катушки, будет тем больше, чем меньше размеры катушки
...
ПЛАЗМОТРОНЫ КОМБИНИРОВАННОЙ СХЕМЫ Удачным объединением преимуществ плазмотронов с вихревой стабилизацией дугового разряда и плазмотронов с магнитной стабилизацией является плазмотрон так называемой комбинированной схемы
...
По принципу устройства комбинированный плазмотрон похож на плазмотрон с вихревой стабилизацией дугового разряда, но имеет дополнительно наложенные магнитные поля в приэлектродных зонах для вращения разряда и управления его положением
...
Это сходство приводит к тому, что, описывая плазмотроны комбинированной схемы, некоторые авторы относят их то к плазмотронам с магнитной стабилизацией, то к плазмотронам с вихревой стабилизацией разряда
...
ПЛАЗМОТРОНЫ КОМБИНИРОВАННОЙ СХЕМЫ Удачным объединением преимуществ плазмотронов с вихревой стабилизацией дугового разряда и плазмотронов с магнитной стабилизацией является плазмотрон так называемой комбинированной схемы
...
По принципу устройства комбинированный плазмотрон похож на плазмотрон с вихревой стабилизацией дугового разряда, но имеет дополнительно наложенные магнитные поля в приэлектродных зонах для вращения разряда и управления его положением
...
Это сходство приводит к тому, что, описывая плазмотроны комбинированной схемы, некоторые авторы относят их то к плазмотронам с магнитной стабилизацией, то к плазмотронам с вихревой стабилизацией разряда
...
Таким образом, оказывается возможным регулирование длины дугового разряда, а следовательно, и мощности плазмотрона, так как при заданной силе тока дугового разряда напряжение и мощность пропорциональны его длине
...
Комбинированный плазмотрон не только сохраняет все преимущества, связанные с возможностью регулирования частоты вращения разряда, а следовательно, и возможности работы при высоком давлении, но и обладает дополнительно еще одним важнейшим преимуществом, состоящим в возможности изменения положения опорных пятен дугового разряда в ходе работы
...
Это дает возможность значительно повысить ресурс непрерывной работы плазмотрона, так как позволяет перемещать зону максимальной эрозионной выработки электрода
...
Последнее заставляет в некоторых случаях отказаться от смесительных камер, что приводит к некоторой неравномерности параметров в струе, выходящей из плазмотрона
...
Таким образом, оказывается возможным регулирование длины дугового разряда, а следовательно, и мощности плазмотрона, так как при заданной силе тока дугового разряда напряжение и мощность пропорциональны его длине
...
Набранный из шайб конфузорный канал имел профиль, обеспечивающий приблизительное постоянство радиальной составляющей скорости вдоль канала на любом заданном радиусе, т
...
Температура жидкого азота, подаваемого в вихревую камеру, ниже температуры кипения всего на несколько градусов, тогда как для воды это отличие составляет
...
В связи с этим возникает вопрос о принципиальной возможности создания устойчивого вихревого канала жидкого азота, если на его оси горит электрическая дуга
...
Вдоль оси камеры образуется цилиндрический канал, диаметр которого практически равен диаметру стабилизирующей шайбы, через которую производится слив жидкого азота
...
Обзор схем Прежде чем описывать схемы плазмотронов переменного тока, необходимо вкратце остановиться на преимуществах и особенностях питания плазмотронов переменным током по сравнению с питанием постоянным током
...
Плазмотроны переменного тока не требуют для питания никаких специальных устройств, их питание производится непосредственно от промышленной трехфазной сети
...
В плазмотронах переменного тока катод и анод меняются местами с частотой сети, поэтому минимальный ресурс электрода, по крайней мере, вдвое выше, чем в плазмотронах постоянного тока
...
Поскольку при использовании переменного тока выделяемая в дуге мощность периодически изменяется во времени с дюйной частотой сети, то в плазмотронах переменного тока в принципе всегда должны наблюдаться колебания выходных параметров
...
Для уменьшения эрозии электродов под действием дуги в большинстве мощных плазмотронов постоянного тока применяется перемещение приэлектродных областей дуги магнитным полем
...
При использовании трехфазного тока для питания плазмотронов следует обеспечить равномерную нагрузку фаз, чтобы не оказывать отрицательного влияния на работу других потребителей электроэнергии
...
Этот обзор не претеьщует на исчерпывающую полноту, однако дает представление о разнообразии схем трехфазных плазмотронов и о том историческом пути, который они прошли в своем развитии
...
Затем на электроды подается напряжение и одновременно в каждой дуговой камере от специального источника поджигается вспомогательный высокочастотный маломощный разряд между конфузором и игольчатым вольфрамовым электродом, проходящим сквозь изолятор и выступающим над его внутренней поверхностью на
...
Высокочастотный разряд замыкает промежуток электрод конфузор, и под действием приложенного высоковольтного напряжения происходит пробой этого промежутка с образованием дуги
...
Затем на электроды подается напряжение и одновременно в каждой дуговой камере от специального источника поджигается вспомогательный высокочастотный маломощный разряд между конфузором и игольчатым вольфрамовым электродом, проходящим сквозь изолятор и выступающим над его внутренней поверхностью на
...
Высокочастотный разряд замыкает промежуток электрод конфузор, и под действием приложенного высоковольтного напряжения происходит пробой этого промежутка с образованием дуги
...
После прохождения конфузоров дуги петлеобразно вытягиваются потоком газа в смесительную камеру и замыкаются между собой в центральной области камеры, т
...

Сплавы для нагревателей
Упрочнение деталей машин электроосаждением железа
Спеціальні способи зварювання: Навчальний посібник
Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет
Волочильщик проволоки. Учеб. пособие для СПТУ
Электрохимическая обработка металлов: Учеб. для СПТУ
Плазменное упрочнение и напыление

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет