Ионизация в факеле

Как-показали результаты проведенных работ, при температуре продуктов сгорания керосина приблизительно ЗОО" С ток ионизации представляет собой пульсирующую линию с отдельными ясно выраженными пиками, частота и амплитуда которых характеризуют количество и температуру отдельных объемов продуктов сгорания, проходящих через межэлектродный зазор. Осциллографическая запись тока ионизации (рис. 33) свидетельствует о наличии некоторой постоянной составляющей ионизационного тока, соответствующей общему уровню ионизации продуктов сгорания и их температуре. Кривая ионизационного тока, полученная для продуктов сгорания с температурой около 1000° С (см. рис. 33, А), не имеет отдельных ясно выраженных пиков тока ионизации, которые наблюдались при более низкой температуре. Исследование тока ионизации пульсирующего холодного пламени (—250° С) показывает (см. рис. 33, В), что пламя это представляет собой совокупность отдельных гор щих объемов пара, количество которых не остается постоянным во времени в каждой данной точке факела. Осциллографирование тока ионизации при воспламенении и горении распыленного топлива Б турбулентном потоке воздуха при различных условиях дает в общем одинаковую картину (см. рис. 33, Г) с тремя четко выраженными областями, характерными для этого процесса областью первоначального зажигания факела, областью распространения пламени от начального очага горения по всему объему факела и областью установившегося горения. В начальный момент времени, когда в холодной топливо-воздушной смеси происходит электрический заряд, воспламеняющий эту смесь, датчик регистрирует отдельные всплески ионизационного тока, источником которого является сам электрический заряд (линия / на рис. 33). О воспламенении топлива можно судить по линии динамического напора воздуха (линия, 3), которая в этот момент имеет значительный подъем. В последующий период происходит распространение пламени от начального очага по всему объему факела, о чем свидетельствует изменение характера кривой тока ионизации и динамического напора воздушного потока. [c.68]

На рис. 98, б приведены результаты измерения ионизации факела для сечений, расположенных на расстоянии от 10 до 150 мм по высоте от среза сопла горелки на рис. 98, а дана характеристика температурного поля для тех же сечений. [c.176]

В результате диагностики физических параметров факела ИСП было установлено отсутствие локального термодинамического равновесия, а основным механизмом возбуждения в ИСП является электронный удар. За счет высоких п,-. и энергий электронов степень ионизации введенных в ИСП веществ также высока. Большое значение в процессах ионизации и образования воз- [c.71]

Для газообразных компонентов факела таких,, как Оо, N2, Нг, Н2О, СО, СО2, ОН, О, Н, потенциалы ионизации составляют 12—16 эв, т. е. очень высоки. Поэтому при температурах пламени ионизация этих компонентов ничтожно мала. [c.174]

Поскольку в результате процесса ионизации пламя становится электрически активным, возникает вопрос о влиянии электрического поля на процессы в горящем факеле. [c.176]

Е. М. Степановым и автором [111] изучено влияние горения а ионизацию (точнее проводимость) свободного вертикального факела городского газа Qp — 7000 ккал нм ), а также влияние на ионизацию предварительного подогрева газа до 200—750°. [c.176]

В качестве показателя степени ионизации использовалась величина тока (/), исчисляемая в миллиамперах, которая характеризует проводимость факела в данном месте при отсутствии искрового разряда. [c.176]

Как видно из рис. 98, б до высоты в 70 мм максимум ионизации находится на периферии факела, вблизи области максимальной температуры. На расстоянии 70 мм и более максимум ионизации смещается к оси факела и в дальнейщем, как п температура, уменьшается. На рис. 99 сопоставлены среднее значение ионизации (/,р ) и средняя температура по высоте факела при разных расходах газа. [c.176]

Для исследования структуры факела распыленного дизельного топлива авторами было использовано явление ионизации пламени. [c.67]

Масс-спектрометрические методы, например, метод определения кислорода и азота с помощью искрового масс-спектрометра или масс-спектрометра с воздействием на образец лазерного излучения для получения плазменного факела и его последующего масс-спектрометрического анализа. Имеется опыт применения и электронной пушки для экстракции газов из металла и их ионизации. [c.931]

В факелах и канале происходит значительная ионизация и в спектре искры наблюдаются не только линии атомов, но и линии ионов. [c.179]

Спектр, который излучается факелом, богат линиями ионов второй и более высокой степени ионизации, многие линии атомов и ионов испытывают значительное уширение и самообращение. Это обстоятельство указывает на сложное строение светящегося облака и его неоднородность. Спектр испускания, возбуждаемый квантовым генератором, может дать богатую информацию о составе исследуемого вещества. Возбуждение спектра с помощью квантового импульсного генератора может быть использовано в прикладной спектроскопии. [c.247]

Советский инженер Нейман первый высказал предположение о том, что факел замыкается на землю или на другую точку высокочастотного контура ёмкостным током [2177]. Высокочастотный дуговой разряд, возникающий при поджигании факела между проводом с высоким напряжением и поджигающим изолированным металлическим стерженьком, поддерживается через ёмкость поджигающий стерженёк — земля. После разрыва поджигающей дуги горящий факел представляет собой ионизованный объём газа, обладающий некоторой ёмкостью по отношению к земле. Ионизация воздуха в горящем факеле поддерживается благодаря ёмкостному току, проходящему через эту ёмкость на землю. Эквивалентную схему факела можно поэтому представить схемой рисунка 292. На этом рисунке через У обозначено омическое сопротивление ионизованного газа в пламени факела. С — ёмкость факел — земля, О — точка возникновения факела. [c.654]

Параметры схемы генератора сильно влияют на характер и интенсивность спектра. Основной ха рактеристикой искрового разряда, отличающей его от дуги, является высокая плотность тока, достигающая 10 000—50 000 а/сж [21]. При увеличении плотности тока искры пропорционально изменяется температура факела, следовательно, повышаются степень ионизации газа и общая интенсивность его излучения. Такую искру называют жесткой в отличие от мягкой искры с меньшими плотностью тока и температурой факела. В жесткой искре повышается интенсивность излучения линий с более высокими потенциалами возбуждения. С увеличением индуктивности плотность тока снижается, а с увеличением емкости, наоборот, повышается. Однако эта зависимость для емкости выражена слабее, чем для индуктивности. [c.52]

Исходя из предположения, что во всех частях факела, за исключением светящейся плёнки около электрода, имеет место термическое равновесие, и пользуясь уравнением Сага, авторы подсчитывают концентрацию электронов, создаваемую термической ионизацией. Они нашли, что эта концентрация достаточна для переноса тока внутри пламени факела и недостаточна для той же цели в пределах светящейся плёнки на поверхности электрода. Ярко выступающие полосы молекулярного спектра N2 с высоким потенциалом возбуждения, а также резкая граница светящейся плёнки указывают на наличие в этой плёнке быстрых электронов. Эти электроны, несомненно, получают свою энергию [c.657]

Типичная схема горелки высокочастотного плазменного факела приведена на рис. 2.14, в которой плазмообразующий газ (аргон) ионизируется при помощи индукционной катушки, соединенной с высокочастотным генератором с частотой 27 или 40 МГц и мощностью 0,4—2,5 кВт или 5—25 кВт [179]. Эта катушка выполняет роль первичной обмотки трансформатора (индуктивная связь), а вторичной — свободные электроны плазмы. Плазма образуется в результате предварительной ионизации под [c.63]

При изоляции одного из электродов при емкостной связи генератор ра с плазмой возникает факельный разряд [3, 64—71]. Ток проводимости через электрод, ца котором горит факел, стремится к наибольшему значению, так же, как н в любом другом виде высокочастотного разряда. Емкостное сопротивление факела с увеличением его размеров падает, а активное увеличивается (так как оно пропорционально потерям, которые возрастают с увеличением объема, в котором происходит ионизация). Размеры факела увеличиваются до тех пор, пока не достигается равновесие между двумя противоположными тенденциями. Стабилизация может производиться вихревым поддувом газа или воды [68]. [c.227]

На основании экспериментальных данных о высоких интенсивностях атомных и особенно ионных линий многих элементов можно сделать вывод, что в индукционной связанной плазме происходят также не термические процессы возбуждения, которые в ряде случаев доминируют над термическими. Было экспериментально установлено, что отношение интенсивностей ионных и атомных линий некоторых элементов в плазме высокочастотного факела превышает в 10—1000 раз значения рассчитанных в предположении существования термодинамического равновесия [207]. Был предложен, в частности, механизм ионизации и возбуждения элементов через ионизацию Пеннинга с участием метастабильных атомов аргона [197, 203, 204, 207]. Количество метастабильных атомов аргона в 10 раз больше, чем [c.63]

Плазменный нагрев как метод впервые разработал Рид [94]. О методе полого катода, в котором также используется плазма, говорилось в разд. 5.5. Промышленные плазменные горелки постоянного тока применялись при выращивании кристаллов и раньше [91], но Рид первым использовал как источник нагрева индукционно связанную плазму. Плазменное состояние рассматривается как четвертое состояние материи, характеризующееся тем, что с атомов газа частично или полностью удалены электроны. Температура в плазме может быть очень высокой, достигая многих тысяч градусов. Плазмы образуются при ионизации атомов в пламени или при электрических разрядах. Обычный пример плазмы — электрическая дуга между двумя электродами, возникающая при электрическом разряде (как в сварочном аппарате). Нагрев с помощью электрической дуги известен с тех пор, как появилась возможность получать сильные электрические токи. Плазменные горелки постоянного тока стали выпускаться промышленностью с середины 50-х годов, и способы введения в горелки исходных порошковых материалов хорошо отработаны. Широко известен следующий способ применения горелки ее направляют на холодную поверхность, и подаваемый в пламя материал затвердевает в виде мелкозернистой керамики. Такой метод называется пламенным распылением, он. хорошо описан в литературе. В модифицированном варианте такая горелка может заменить факел в методе Вернейля. На фиг. 5.22 показана плазменная горелка постоянного тока. В общем она действует так между электродами зажигают дуговой разряд постоянного тока, и сильная струя газа сквозь дугу отдувает плазму от электродов. При обычной электросварке одним из электродов служит сам рабочий объект и плавление вещества невозможно, если он не проводящий. Плазменная горелка устраняет это ограничение. Обычное рабочее напряжение в плазменной горелке постоянного тока составляет 10—100 В при силе тока от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер. Как сообщают, удается достигнуть температур около 15 000°С. Правда, часто оказывается довольно трудно стабилизировать газовый поток. В худшем случае плазма полностью выдувается из [c.232]

В этом случае, представляющем практический интерес для новой техники, опытных данных еще сравнительно мало и специфика процесса выявлена недостаточно. По-видимому, центральной задачей в этой области является обеспечение устойчивого воспламенения и горения высокоскоростного факела, т. е. тот круг вопросов, в котором струйная теория факела смыкается с теорией теплового режима горения. Однако первым шагом, который может в известной мере пролить свет на особенности скоростного факела, является перенесение на случай М > I методов расчета, оправдавших себя для малой скорости. С этой целью проведем расчет высокоскоростного диффузионного ламинарного (а в следующем разделе — турбулентного) факела. Оба случая относятся к одному и тому же типу стационарного безударного струйного течения неперемешанных газов в поле постоянного давления — к свободному плоскопараллельному пограничному слою. Оба они ограничены допущением о бесконечной скорости реакций горения и пренебрежением явлениями диссоциации, ионизации и т. п. [Л. 39 105]. [c.149]

Таким образом, в процессе эксперимента в поле течения факела измеряли дипамические напоры, температуры и концентрации реагентов и продуктов реакции, а также снимали осциллограммы тока ионизации в различных поперечных сечениях. Всего была проведена. 31 серия экспериментов. [c.62]

Ввод твердых проб в источник ионизации ИСП можно осуществлять путем лазерной аб.аяции, достигая таких же-пределов определения элементов, как и при использовании растворов солей. Этот метод ввода исключает необходимость применения длительньк операций растворения исследуемого образца, тем самым уменьшается вероятность его загрязнения. Для абляции исследуемых проб твердых материалов их размещают в абляционной камере. Луч лазера фокусируется на поверхности пробы, и управляемые лазерные импульсы продолжительностью, равной миллисекундам, испаряют материал пробы. Образующееся облачко пробы, состоящее из микрочастиц, уносится потоком аргона в факел ИСП и затем ионизируется в плазме. При этом обеспечиваются пределы детектирования, превосходящие возможности оптических систем. Размер пятна лазерного луча можно регулировать от 10 до 300 мкм, что дает дополнительную возможность пространственного анализа дискретных характеристик пробы. Особое значение такой прибор имеет для использования в полупроводниковой, ядерной, минералологической и керамической областях, где необходимо быстро определять содержание примесей на уровне менее 10 -10 г без растворения. МС-анализ (с ИСП и лазерной абляцией в совокупности) является единственным методом, который удовлетворяет всем аналитическим требованиям, предъявляемым к ана- [c.854]

Непосредственное доказательство возможности таких кинетически медленных стадий в процессах ионизации можно найти в работе Ньюстабба и Сагдена [171]. Они показали, что изменение Наклона от 1,0 до 0,5 на графике зависимости логарифма проводимости от концентрации появляется при гораздо больших концентрациях щелочных металлов по сравнению с ожидаемым значением для чисто термической ионизации. Как оказалось, такое расхождение наблюдаемых и вычисленных значений уменьшается во времени или, что то же самое, с высотой факела пламени. Если к тому же принять во внимание, что в опытах использовалась горючая смесь с добавками нескольких процентов ацетилена, то это расхождение должно быть много больше. Анализ показал, что низкий уровень ионизации натрия и лития соответствует механизму, предложенному Пейджем и Сагденом. Однако плохое пространственное разрешение во всех ранних работах не позволяло получить количественную информацию о кинетике ионизации щелочных металлов. [c.267]

Первые эксперименты этих авторов связаны с фотометрическими измерениями процессов ионизации. Алкемейд [175, 176] обращает внимание на быстрый спад интенсивности резонансного излучения щелочных металлов в процессе ионизации и подавление такой ионизации, которое можно было бы согласовать с уравнением термической ионизации Саха [177] при условии, что в ацетиленовом пламени относительно щелочных ионов существует избыток электронов, концентрация которых уменьшается с высотой сечения факела. Продолжая исследования, Боргерс [178, 179] измерил концентрацию электронов СВЧ-мето-дикой и впервые подтвердил эти выводы для чистого ацетиленового пламени. В случае горения чистой окиси углерода им найден незначительный уровень концентрации электронов, который меньше 10 см . [c.270]

Обычно в плазменном факеле можно отчетливо различить две области. В зоне индуктора находится ярко светящийся шар, температура в котором меняется от 10 ООО до 20 000°К, а степень ионизации — от нескольких процентов до полной. Ниже этой области находится в чистых газах обычно значительно менее светящаяся зона факела плазмы, но она становится очень яркой, если в плазму вводятся различные вещества с пониженным потенциалом ионизации. Мы добавляли в плазменный факел малые количества лития и меди для лучшего визуального наблюдения этой области плазмы [2] в этом случае можно было различить внешнюю зону красного цвета, температура которой - 3000°К, и зеленого цвета с температурой 8000 °К. Плазматрон работает очень тихо, если подводимая к нему высокочастотная мощность не модулирована звуковой частотой. Такая модуляция может осуществляться источником питания высокочастотного генератора. Генератор, имеющий хорошо отфильтрованный источник питания, дает почти нешумящую плазму, но плазматрон работает с большим шумом при использовании в качестве источника питания выпрямителя на тиратронах. [c.42]

Индуктивно связанная плазма (рис. 38) представляет собой объем частично иопизироваппого аргона, удерживаемый в пределах факела, формируемого устройством, состоящим из трех концентрических трубок из плавленого кварца. Факел находится в индукторе с водяным охлаждением, который преобразует энергию высокой частоты от генератора в плазму. Через эти трубки аргон проходит с различными скоростями, поддерживая стабильную высокую температуру плазмы охлаждающий аргоп подается для удержания нлазмы и предотвращения расплавления кварцевой трубки, плазменный аргоп - для поддержания плазмы и инжекторный аргон - для обеспечения введения пробы в плазму. В изображенном на рисунке факеле охлаждающий и плазменный аргоп являются общими и создают плазму , в которой за счет энергии высокой частоты происходят ионизация аргона и последующее возбуждение атомов пробы. Характерное излучение последних регистрируется тем или ипым спектральным прибором. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология