Плазмотрон дуговой

Рис. 4.49. Схемы электро-дуговых плазмотронов с самоустанавливающейся (а) и регулируемой (б) длиной дуги

Пламенная фотометрия — один из методов атомно-эмиссионного спектрального анализа. Этот метод состоит в том, что анализируемый образец переводят в раствор, который затем с помощью распылителя превращается в аэрозоль и подается в пламя горелки. Растворитель испаряется, а элементы, возбуждаясь, излучают спектр. Анализируемая спектральная линия выделяется с помощью прибора — монохроматора или светофильтра, а интенсивность ее свечения измеряется фотоэлементом. Пламя выгодно отличается от электрических источников света тем, что поступающие из баллона газ-топливо и газ-окислитель дают очень стабильное, равномерно горящее пламя. Из-за невысокой температуры в пламени возбуждаются элементы с низкими потенциалами возбуждения в первую очередь щелочные элементы, для определения которых практически нет экспрессных химических методов, а также щелочно-земельные и другие элементы. Всего этим методом определяют более 70 элементов. Использование индукционного высокочастотного разряда и дуговой плазменной горелки плазмотрона позволяет определять элементы с высоким потенциалом ионизации, а также элементы, образующие термостойкие оксиды, для возбуждения которых пламя малопригодно. [c.647]

Рис. 3.1. Схема дугового плазмотрона

В первом способе плазма образуется при пропускании рабочего плазмообразующего вещества через электрическую дугу. Используемое в дуге напряжение невелико (40—100 В), плотность тока достаточно велика (>1 А). В качестве плазмообразующих газов используются обычно азот, водород, гелий, аргон. Изменяя газ, можно изменять химические свойства среды плазмы (окислительные, нейтральные, восстановительные). Плазма может иметь разную температуру (от 5000 до 50000° С). Соответственно степень ионизации может изменяться от 1 до 100%. Дуговые плазменные струи всегда в некоторой степени загрязнены материалом электродов. Поэтому наряду с дуговыми плазмотронами развивается разработка высокачастотных и сверхвысокочастотных плазмотронов, в которых источником плазмы является высокочастотный индукционный нагрев. [c.538]

В установках плазменного нагрева (плазмотронах) температуру дуги повышают до 2-10 К и более, воздействуя на дугу параллельным потоком газа, закручиванием потока газа и обжатием магнитным полем соленоида [13]. В этом случае объемная плотность мощности в дуге достигает десятков кВт/см . Дуговые плазмотроны подразделяют на высоковольтные (2-6 кВ, 50-500 А) и низковольтные (100-800 В, 2-10, к А). Подавляющее число плазмотронов работает на постоянном [c.81]

Принцип действия плазматрона состоит в том, что при охлаждении поверхностного слоя облака дугового разряда происходит сжатие разрядного шнура дуги, в результате чего увеличивается плотность тока в ней. Это достигается помещением графитовых или тугоплавких электродов в камеру, в которую вводят струю инертного газа в направлении касательных к камере. Механизм работы плазмотрона ясен из рис. 30.9. В горящую дугу вводят аэрозоль анализируемого раствора. Вихреобразные струи инертного 1 аза охлаждают снаружи облако разряда и выносят образуемую плазму через отверстие в катоде в виде светящейся струи длиной 10—15 мм. По мере увеличения скорости потока через выходное отверстие возрастает электропроводность струи, что приводит к повышению плотности тока и увеличению температуры [c.663]

Для получения струи плазмы в целях резки используется газоразрядное устройство, называемое плазмотроном, где рабочий газ (водород, азот, аргон, гелий или их смеси) превращается в плазму в дуговом разряде между электродами [ 36 ]. [c.117]

Рис. 28. Схема дугового плазмотрона / — водоохлаждаемый катод 2 —изолятор 3 — водоохлаждаемое сопло (анод) 4 — подача газа 5 — подача напыляемого материала 6 — дуговой разряд 7 — струя плазмы 5 — поток расплавленных частнц материала 9 — питание (10 кВт)

Для проведения реакции используется дуговой плазмотрон, работающий на постоянном токе (7 кВ, 1 кА). Метан подается в реактор под давлением 150 кПа с расходом 2800 мЗ/ч. Превращение за один проход составляет 50%, расход энергии составляет 10 кВт-ч/кг ацетилена. Еще лучше экономические показатели при переработке других предельных углеводородов (этана и пропана, их смеси с метаном). [c.175]

Плазменно-дуговой переплав (ПДП) осуществляется в плаз-ме вых дуговых печах (рис. 5.6в), конструктивно близких к обычным дуговым электрическим печам. Однако в них нагрев и расплавление пшхты происходит при помощи плазменной дуги, возникающей между катодом плазмотрона и металлом, находящимся в контакте с охлаждаемым водой анодом. Источником тепла в плазменно-дзо овых печах является низкотемпературная плазма с температурой порядка 3 10 С. Современные плазменные печи достигают емкости 30 т. [c.98]

Имеющая значительную длину, струя представляет собой плазму дугового разряда, пространственно стабильную, оптически прозрачную, термодинамически равновесную (существует ЛТР). В самой плазменной струе имеется лишь небольшое количество паров материала электродов. Плазмотрон применяется для анализа растворов, которые вводятся пневматически или ультразвуковым способом. [c.53]

Плазмотроны выполняют со стержневыми, трубчатыми или кольцевыми электродами, как правило, охлаждаемыми водой. Они могут работать при различных давлениях газа в дуговой камере вплоть до грубого вакуума (выхлоп в вакуумную камеру). Характерным является сжатие дуги по оси газовой струи (газовая стабилизация), что обусловливает резкое увеличение температуры в канале дуги и плазменной струи (до 10 000—15000°С и выше). В некоторых случаях стабилизация дуги осуществляется магнитным полем. [c.5]

Плазменно-дуговая печь 1 — плазмотрон, 2 — подовый электрод. 3 — жидкий металл, 4 — устройство для перемешивания металла, 5 — выпускное отверстие [c.97]

Этот вид имеет и другие названия - независимая плазменная струя или плазменная дуга косвенного действия. При этом дуговой разряд 4 возникает между электродом 1 и корпусом плазмотрона 2. Поток газа 3, проходя через столб дуги 4, образует кинжалообразный язык плазмы 5 с температурой порядка 10000 - 15000 °С, используемый для проплавления разрезаемого металла 6. [c.117]

Работоспособность плазмотрона определяется катодом, который играет важную роль в процессе плазмообразования. Основные технологические показатели, характеризующие работу катодов при плазменных процессах максимально допустимая сила тока, эрозионная стойкость, способность к возбуждению дугового разряда и поддержанию его стабильного горения. В прилегающей к катоду области происходят важнейшие физические процессы, существенно влияющие на общую характеристику сжатой дуги. Вследствие высокой температуры сжатой дуги и большой плотности тока катоды работают в очень тяжелых термических условиях. Температура поверхности катода в местах локального контакта с плазмой может достигать 2000 - 4000 К и выше. [c.61]

Для повышения воспроизводимости количественных определений и снижения пределов обнаружения предлагаются различные способы стабилизации дугового разряда наложение магнитного поля, соосного разряду обдув свободно горящей дуги потоком газа помещение разряда в охлаждаемую трубку, которая ограничивает поперечное сечение разряда. Такие приемы не только стабилизируют дугу пространственно, но и изменяют параметры разряда — напряжение, температуру и электронную концентрацию, пространственное распределение и концентрацию элементов в облаке. В дуговом плазмотроне используется принцип стабилизации дуги потоком газа и стенками. [c.52]

Принцип работы плазмотрона заключается в следующем. Два электрода, между которыми зажигается сильноточный дуговой разряд, помещаются в специальную камеру. Через эту камеру с большой скоростью протекает газ. Таким газом может быть [c.52]

Дуговые плазмотроны можно подразделить на высоковольтные (2000—6000 В, 50—500 А) и низковольтные (100—800 В, 2000—10 000 А). У первых дуга более длинная, с развитой поверхностью, приспособленной для нагрева газов, у вторых более концентрировано выделение энергии. [c.242]

Существуют три типа дуговых плазмотронов — одноструйные, двухструйные и трехструйные схема маломощного трехэлектродного трехструйного дугового плазмотрона показана на рис. 14.12. Плазма, возникающая между тремя электродами (двумя графитовыми анодами и вольфрамовым катодом), имеет форму перевернутой буквы У. Плазмотрон работает при напряжении 70-80 В и суммарной силе тока = 20 А в потоке аргона с расходом 6-8 л/мин и применяется главным образом для анализа жидкостей, непрерывно распыляемых потоком газа. Аэрозоль пробы вводится в область слияния анодных струй. Пределы обнаружения многих элементов с помощью такого устройства находятся в диапазоне 0,01-0,1 мг/л. Фирма АРЛ (США) комплектует трехструйными плазмотронами выпускаемые ею спектрометры. [c.368]

К дуговым печам косвенного действия можно отнести также плазменные установки (плазмотроны) и дуговые нагреватели газа. В этих установках дуга постоянного или переменного тока горит между электродами в потоке газа, нагревая последний (рис. 0-2,ж). Нагретый газ может быть использован для химических, металлургических и испытательных целей (дуговые нагреватели газа) или обрабатываемый материал может вводиться непосредственно в плазмотрон, в зону дуги (например, установки для напыления). [c.5]

Рис. 14.11. Принципиальная схема дугового плазмотрона для анализа порошковых проб

Некоторые иностранные фирмы, например Линде (США), выпускают электросталеплавильные печи, оборудованные плазмотронами. По конструкции эти печи являются модификацией обычных дуговых печей, но вместо электродов через отверстия в своде проходят в рабочее пространство печи один или несколько плазмотронов. В подину таких печей закладывают токоведущие штыри, позволяющие при желании перенести анод на расплавляемый металл. При этом зажигание дуги происходит на анод—сопло плазмотрона, электрически соединенное с подиной. Такой прием позволяет улучшить к. п. д. печи. Однако слабым местом плазменных печей является наличие подового электрода. В связи с тем, что здесь источник энергии не зависит от хода технологического процесса, такая печь значительно более гибка в управлении и дозировании энергии, передаваемой в металл, чем обычная дуговая. [c.255]

Дуговой плазмотрон представляет собой охлаждаемую проточной водой металлическую камеру, в торцы которой вмонтированы изолированные от корпуса графитовые цилиндрические анод и катод. В центре анода просверлено отверстие для ввода графитового стержня с центральным неглубоким кратером для порошкообразной пробы в центре катода имеется свободное отверстие. Внутрь корпуса плазмотрона тангенциально подается газ — аргон, азот или гелий — который, создавая внутри вихревой поток, выходит затем наружу через отверстие в катоде. Если между анодом и катодом создать дуговой разряд и одновременно подать в камеру поток газа, то дуговая плазма может быть оторвана от катода и выведена через отверстие в катоде наружу, с образованием над катодом узкого устойчивого плазменного шнура высотой до нескольких сантиметров. Разумеется, отрыв шнура от катода не означает разрыва электрической связи между анодом и катодом. Стекающие с плазменного шнура заряды с малой плотностью тока возвращаются диффузно на широкую поверхность катода, замыкая, таким образом, цепь, но и не разрушая материал катода. [c.367]

Основными задачами теплообмена в дуговых плазмотронах являются определение характеристик электрической дуги, зависящих от теплообмена дуги и потока газа, определение тепловых потерь в элементах конструкции. [c.330]

Описана конструкция и исследованы аналитические характеристики экономичного и чувствительного дугового плазмотрона постоянного тока, работающего в сочетании с аппаратом для сушки распыленных растворов [205]. Он позволяет получать частицы размером 1—3 мкм и отделять до 80% воды из парогазовой фазы. Малые размеры частиц, значительная протяженность горячей зоны, увеличенное время пребывания частиц в струе создают благоприятные условия для полного их испарения. Предел обнаружения хрома по линии 425,4 нм этим методом равен 1-10 % от массы раствора. [c.82]

Рис. 14.12. Схема трехэлектродного трехструйного дугового плазмотрона сила тока 20 А, расход аргона 7 л/мин (все электроды водоохлаждаемые)

Для дуговых плазмотронов характерна высокая пространственно-временная стабильность плазменной струи и ее физических параметров (распределения температуры, электронной концентрации и др.). Диаметр плазменного шнура ограничен струей холодного газа и пинч-эффектом, вследствие чего увеличение силы тока не приводит к значимому расширению поперечного сечения шнура это создает возможность эффективно регулировать температуру плазмы путем вариации силы тока. При изменении силы тока от единиц до десятков [c.367]

Использование метода конденсирования продуктов плазмохимических и газофазных реакций дает возможность получать многие тугоплавкие и твердые вещества нитриды, оксиды, бориды, карбиды, а также простые вещества в ультрадисперсном состоянии. Наиболее универсальным процессом является конденсация продуктов плазмохимических и газофазных реакций в плазмотронах дуговых высокочастотных, сверхвысокочастотных и др. Проведение реакций взаимодействия металла М (А1, Т1, Zr, W и др.) с азотом (N- MN), либо восстановление их хлоридов в азотводородной плазме (2M ln + H2-bN2- - 2MN + 2nH l) осуществляется за счет испарения металла и подачи его навстречу потоку газа (плазмы) [122—124]. Особенности поведения веществ при высоких температурах и сложный состав некоторых продуктов реакций обусловлены состоянием равновесия различных компонентов плазмы. На рис. 3.36—3.38 приведены характерные данные для кислород- и азотсодержащей плазмы, а также плазмы, в которой синтезируются тугоплавкие соединения титана [115, 123, 124]. [c.100]

Процессы эррозии и коррозии электродов в дуговых плазмотронах ири нагреве химически активных сред практически не исследовались. [c.485]

В качестве плазмообразующего газа используют аргон, азот, кислород, воздух, водяной пар, аммиак, природный газ, моно-и диоксид углерода, га,л[огены. Плазма дуговых плазмотронов практически всегда в той или иной мере загрязнена материалами эрозии электродов. Если это недопустимо, используют безэлект-родные высокочастотные индукционные (ВЧ-И), емкостные (ВЧ-Е) и сверхвысокочастотные (СВЧ) плазмотроны. [c.296]

Для улучшения условий возбуждения спектров в дуге применяют контролируемую атмосферу (например, инертного газа), стабилизацию положения плазмы в пространстве магнитным полем (в частности, вращающимся) или потоком газа. Получили также распространение дуговые плазмотроны (рис. 3.1). Анод дуги 3 имеет отверстие диаметром 1—2 мм, через которое выдувается инертный газ, подаваемый в камеру под давлением 150—200 кПа по трубке, расположенной касательно к стенкам камеры. Образующиеся в камере вихревые потоки охлаждают и сжимают дуговую плазму, которая затем вместе с газом выбрасывается через отверстие в аноде и в виде устойчивой струи длиной 10—15 мм светится над поверхностью анода. Температуру плазмы можно при этом варьировать в интервале 5000—12000 К. Плазмотрон применяют главным образом для анализа растворов и реже для анализа порощков. [c.60]

К работам по карбидным твердым сплавам примыкают работы кафедры по исследованию условий получения и физико-технических свойств литых карбидов (канд. техн. наук А. Н. Степанчук). Сложное исследование условий переплавки расходуемых карбидных электродов в дуговой электропечи привело к разработке оптимальных условий переплавки с получением плавленных карбидов не только предельного состава, но и в областях гомогенности. Особые условия формирования и кристаллизации плавленных карбидов приводят к появлению у них свойств, недостижимых при использовании металлокерамической технологии, что определило их успешное использование в качестве эффективных ускорителей электронов, катодов плазмотронов, абразивов (в последнем случае зерна плавленных карбидов имеют прочность, в несколько раз превышающую прочность обычно полученных абразивных частиц тех же карбидов). [c.80]

Получают К. из элементов, восстановлением оксидов металлов, газофазным способом, металлотермически. Синтез из элементов осуществляют при высоких т-рах в вакууме или инертной атмосфере. В зависимости от технол. параметров процесса образуются порошки с размером частиц от 0,5 мкм до 2 мм. Синтез может осуществляться в режиме горения, т. к. в результате р-ции выделяется большое кол-во тепла, либо в плазме при 5000-10000 К в дуговых, высокочастотных и сверхчастотных плазмотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазовой смеси элементов в плазмообразующем газе (Аг или Не) образуются ультра-дисперсные порошки с размерами частиц 10-100 нм. [c.317]

Получают Н. из элементов при высоких т-рах в атмосфере N2 или МНз, также восстаяовленнем оксидов и галогенидов металлов в прнсут. азота. Синтез из элементов может осуществляться в режимб горения, т. к. в результате р-ции выделяется большое кол-во тепла, либо в штазме в дуговых высокочаетотных я сверхвысокочастотных плазмотронах. В результате быстрого охлаждения из парогазовой смеси плазменным методом получают ультрадисперсные порошки Н. с размером частиц 10-100 нм. [c.259]

Переработка сероводорода на НПЗ может быть обеспечена одним - двумя дуговыми илазмотронами, причем выпуск таких плазмотронов и источников нитання к ним освоен отечественной иромышленностью. [c.478]

При ироведении ироцесса диссоциации кислого низконо-тенциального газа в дуговом плазмотроне образуется сера, как товарный продукт, п смесь отходящих газов, состоящая из водорода, окиси и двуокиси углерода и ЗОг. Конверсия сероводорода ири этом может быть 99 %, удельный энерговклад колеблется от 1,0 до 1,4 кВт-ч/м кислого газа (в зависимости от концентрации сероводорода в кислом газе). [c.480]

Дуговые плазмотроны. Многие ограничения дуговых разрядов устраняются в дуговом плазмотроне, где возбуокдение спектров атомов и ионов элементов анализируемой пробы осуществляется в плазменной струе, являющейся вытяжкой плазмы электрической дути постоянного тока (рис. 14.11). В англоязычной литературе [c.367]

Поток аргона, подаваемый в зазор между гфомежу-точной и внешней трубками, с одной стороны, служит плазмообразующим газом, а с другой — отжимает раскаленную плазму от стенок горелки, предохраняя их от перегрева и разрушения. Аэрозоль анализируемой пробы распространяется вдоль центрального канала разряда, практически не задевая электропроводящего скин-слоя и не влияя на его характеристики в этом заключается одна из главных особенностей ИСП-разряда, отличающая его, например, от дуговых плазмотронов. [c.375]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология