Плазменная дуга, или плазматрон

ПЛАЗМЕННАЯ ДУГА, ИЛИ ПЛАЗМАТРОН [c.47]

Одним из сравнительно новых и недостаточно изученных источников возбуждения спектров является плазменная дуга, или газовый плазматрон. Плазменная дуга (дуговая горелка) нашла широкое применение для обработки и резания металлов. В целях спектрального анализа она используется недавно [36—39], поэтому опыт ее применения сравнительно мал. [c.47]

Существенным недостатком плазматрона является большая интенсивность сплошного излучения, что обусловлено высокой плотностью электронов и ионов. Сплошное излучение может быть уменьшено подбором инертного газа с более высоким значением потенциала ионизации [41]. Много неудобств в работе создает сильный шум во время горения плазменной дуги. [c.48]

Выбор высоты свободного пространства ПДП основан не только на учете обстоятельств эксплуатации, характерных и для ДСП (создании благоприятных условий теплообмена и размещении твердой металлошихты с насьшной плотностью до 2 т/м , т.е. большего в 3,5 - 5 раз объема по сравнению с жидким металлом), но и обстоятельств, характерных для эксплуатации только ПДП и связанных с размещением в свободном пространстве плазменной дуги длиной /д, достигающей 1 — 1,5 м, и одного или нескольких металлургических дуговых плазматронов, имеющих водоохлаждаемые корпуса с соответствующей тепловоспринимающей поверхностью. [c.239]

Выбор способа нагрева определяется конкретными условиями применяемой технологии. Так, в плазматронах прямого действия эффективность теплопередачи может быть существенно выше, [ю при этом возникают проблемы поджига дуги, устойчивости ее горения и т.п. Мощность плазматронов в установках гю переработке отходов может составлять от нескольких киловатт до нескольких мегаватт. Ресурс их работы зависит от многих факторов, однако лучшие конструкции плазменных генераторов обеспечивают сотни часов непрерывной эксплуатации ( Муниципальные...). [c.89]

Другой источник возбуждения в спектрометрии, которому в настоящее время уделяют большое внимание, — плазматрон — устроен следующим образом. В закрытой камере, на одном конце которой находится анод, а на другом — катод с небольшим отверстием (полярность электродов иногда бывает обратной), создается плазменная струя, поддерживаемая дугой постоянного тока. В камеру в направлении, параллельном стенкам, вводится газообразный аргон он движется, образуя завихрения, и истекает через отверстие в электроде. Когда в камере зажигается дуга, ее внешние слои охлаждаются потоком аргона, что вызывает термический пинч-эффект , т. е. самопроизвольное стягивание плазменного шнура. В результате этого увеличивается плотность тока, и температура дуги возрастает. Увеличение давления в разряде приводит к выталкиванию горячей плазмы через отверстие в электроде, и она появляется во внешней области горелки в виде струи, похожей на пламя. При более высокой силе тока дуга испытывает также магнитный пинч-эффект , связанный с магнитным полем, индуцированным самой плазмой. [c.94]

Дуговая плазменная горелка, обычно именуемая в отечественной литературе плазматроном, является логическим развитием способов стабилизации дуги потоком газа и стенками. Сравнительно давно был предложен дуговой источник света, в котором струя плазмы при высоком давлении истекала из сопла в аноде [838], но первые современные дуговые плазменные горелки для целей спектрального анализа появились позднее [388, 1248, 391]. В последующих многочисленных работах плазматрон исследовали, совершенствовали и он находил все большее практическое применение [240, 831, 662]. [c.162]

Принцип работы плазматрона заключается в следующем. Сильноточная дуга постоянного тока, горящая между электродами, помещенными в камеру, охлаждается аксиальным или тангенциальным потоком газа (обычно инертного). Возникающее вследствие охлаждения термическое и электромагнитное сжатие столба разряда и сильное повышение давления в нем приводит к равномерному истечению плазмы через осевое отверстие в одном из электродов (чаще в катоде), служащее одновременно соплом. Струя дуговой плазмы вытекает с большой скоростью (порядка скорости звука) и имеет значительную длину — от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров в зависимости от рода инертного газа и других параметров источника. Плазменная струя пространственно стабильна, оптически прозрачна, характеризуется высокой температурой и наличием локального термодинамического [c.162]

В случае предварительного перемешивания реагентов до подачи в плазматрон (не показано на рис. IX. 1) проблемы перемешивания холодного реагента с плазмой не возникает. Кроме того, здесь гарантируется пребывание всех компонентов реагента в зоне плазменных температур. Однако предварительно смешанные реагенты не применимы для систем, в которых нагретые реагенты могут вызывать коррозию электродов плазматрона, а также в тех случаях, когда твердые или жидкие реагенты могут нарушать или прекращать работу генератора. Предварительное перемешивание в некоторых системах может затруднить реализацию оптимальных условий выхода продукта при минимальных энергозатратах, которые могли бы быть осуществлены только при кратком пребывании реагентов в плазме дуги. [c.184]

Одно из основных устройств плазменной технологической установки — плазматрон (генератор низкотемпературной плазмы). В таких установках, как правило, используются дуговые плазматроны, в которых плазма образуется за счет нагрева вещества электрической дугой, горящей между катодом и анодом. Плазменные генераторы можно разделить на устройства прямого и косвенного действия. В первом случае передача тепловой энергии от дуги к перерабатываему веществу (отходам) происходит при его контакте с токопроводящим столбом дуги. Ехли отходы имеют высокое содержание металлов (электропро-водны), то они могут быть включены в электрическую цепь питания дуги в качестве одного из полюсов (анода или катода). При использовании плазматроиов второго типа теплоперенос к отходам осуществляется при помощи бестоковой плазмы, образующейся при прохождении и нагреве рабочего тела (газа, водяного пара) через область электрической дуги. Плазматроны выдают так называемую низкотемпературную плазму (4000-20000 К), применителыю к переработке отходов 4000-5000 К. [c.89]

Фирмой Дэйви Мак-Ки (Великобритания) разработан комбинированный процесс производства чугуна и ферросплавов путем предварительного восстановления шихтовых материалов в реакторе с кипящим слоем и последующей плавкой в плазменной печи. Особенностью последней является наличие в ее верхней части водоохлаждаемого патрубка, защищающего расположенный в нем плазматрон с нерасходуе-мым катодом от налипания капель расплава. Поскольку анод зафуте-рован в подине печи, плазменная дуга, стабилизируемая аргоном, образуется между катодом и расплавом. На полупромышленной установке освоена технология плазменной переработки металлургических пылей. Пыль, предварительно смешанную с коксом и флюсом, вдувакл- с достаточно высокой скоростью в печь через тангенциальные отверстия в стенке, расположенные на уровне нижнего торца плазматрона. При температуре в ванне печи около 1600°С образуются шлак и металл. Возгоняющиеся пары цинка, свинца и кадмия извлекаются из отходящих газов конденсацией в футерованной камере с жидким цинком, разбрызгиваемым с помощью мешалки. [c.91]

В плазменных генераторах в-зо струя плазмы (высокоионизи-рованный газ, образованный при разряде дуги постоянного тока в замкнутом пространстве, имеющем отверстия для подачи газа и выхода плазмы) выбрасывается в виде факела длиной 10— 90 мм потоком азота, аргона или другого газа. Температура факела до 10 000° К и выше. В спектре разряда наблюдаются линии используемого газа, многократно ионизированных атомов металлов и полосы СМ. Чувствительность определения элементов в плазменных генераторах (плазматронах) невелика, а их конструкции нуждаются в усовершенствовании. [c.28]

Если жидкость распыляют в камеру под давлением в потоке инертного газа и выдувают через небольшое отверстие в катоде дуги постоянного тока, то в спектре разряда и в самом разряде происходят большие изменения. Температура разряда повышается от 6000 до 10 000°. Помимо обычных атомных линий, характерных для дуги, в плазматроне возбуждается спектр ионов, который, как можно было предвидеть, является преобладающим. Температура нлазматрона (или плазменной дуги, как его часто называют) зависит от силы тока, геометрии установки, характера газа или смеси газов и скорости потока. По мере увеличения скорости потока через выходное отверстие электропроводность струи возрастает, что в свою очередь приводит к повышению плотности тока и к увеличению температуры в середине струи разряда. Этот так называемый термический пинч-эффект сопровождается электрическим пинч-эффектом, еще более увеличивающим температуру центральной части струи. Так же как в параллельных проводах, ток, текущий в том же направлении, что и газ, заставляет ионы взаимно притягиваться. Благодаря этому происходит дальнейшее повышение температуры магнитогидродинамическими силами (рис. 9). [c.159]

Электротехнические данные число плазматронов N = Ъ распопожение -вертикальное длина плазменной дуги / д = 1000 мм. [c.241]

Формирования плазменной дуги длиной / , когда после зажигания дуги плазматрон поднимают вверх и устанавливают на заданном расстоянии от уровня ванны при этом возрастает мощность плазменной дуги (штриховая линия на рис. 11.4). 2. Проплавления колодца в металлошихте при этом происходит увеличение длины столба плазменной дуги (так как плазматрон неподвижен) и некоторое повьипение мощности, пока не образуется слой жидкого металла в месте привязки анодного пятна дуги и начинается снижение напряжения дуги (см. рис. 11.5) и мощности Р (см. рис. 11.4), [c.245]

Независимым электрическим параметром ПДП является рабочий ток, равный току дуги в случае одного или iV плазматронов, имеющих индивидуальный источник питания или N1 в случае параллельного подключения N плазматронов к одному общему источнику питания. Напряжение на плазменной дуге является зависимым электрическим параметром, зависящим от Iдлины дуги / , тем,-пературы футеровки Гф (см. рис. 11.5), химического состава плазмообразующего газа и атмосферы рабочего пространства и целого [c.249]

При определении электрических параметров и /д для обеспечения заданной мощности плазменной дуги, полученные по формуле (11.20) с учетом выражения (11.21) значения С/д и необходимо согласовать с электрическими параметрами источника питания (Приложение 23). Для низковольтных (ниже 1000 В) металлургических плазматронов установлен ряд номинальных напряжений (160 -320 — 480 — 600 В), для обеспечения которого выпускают тиристорные выпрямительные агрегаты серии ТВ и ТПВ с наибольшим выпрямленным напряжением 230, 460, 660 или 825 В (см. Приложение 23) из расчета на электрический к.п.д. электропечной установки ПДП 0,7. Номинальная сила вьшрямленного тока источников питания ПДП (см. Приложение 23) составляет 3,2 6,3 и 10 кА, причем максимальное значение номинального тока ограничено ресурсом работы плазматронов постоянного тока. Активное электрическое сопротивление вторичного токопровода ПДП К рассчитывают с учетом длины и площади поперечного сечбнйя проводников, выбираемых по допустимой плотности тока. Величина К должна также включать активное электрическое сопротивление токоведущих элементов металлоконструкщш плазматрона и подового электрода. [c.250]

При благоприятных условиях эксплуатации (например, круглосуточная работа) ПДП с теплотехнически рациональными геометрическими размерами рабочего пространства и расположением плазматронов, при правильно выбранной длине плазменной дуги согласно формуле (11.19) тепловой к.пд. в энергетический период может составить 0,45 — 0,6, увеличиваясь для более крупных ПДП. По оценке ВНИИЭТО, промьшшенные ПДП малой вместимости (до 5 т), построенные путем реконструкции действующих ДСП, имеют худшие теплотехшческие показатели тепловой к.пд. за плавку не превышает 0,3. [c.251]

Электрический к.пд. электропечной установки ПДП в общем случае учитывает электрические потери при формировании плазменной дуги (1 д),в токоведущих элементах плазматрона во вторичном токопроводе, учитьшая подовый электрод ) и в источнике Го1тания ( ) [c.251]

Для дугового плазматрона (см. 4.5.2) характерны гораздо меньшие значения т, чем для дуги т не зависит ни от атомного веса, ни от потенциала ионизации элемента, а лишь от i opo TH потока газа. По-видимому, перенос частиц в плазменной струе осуществляется в основном этим направленным потоком. [c.119]

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. Дуга внутри камеры охлаждается. потоком газа. 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°/С и выше в зависимости от ряда факторов величины тока, диаметра сопла, давления и свойств (потенциала возбуждения и теплопроводности) плазмообразующего газа, величины межэлектродного промежутка. При определенных условиях имеет место температурное равновесие по всему объему внешней части струн. 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. [c.47]

Плазменная струя азота. Конструкция плазмоструйнсго генератора. Если изменить простую конструкцию дугового генератора с двумя стержневыми электродами, то один электрод (обычно анод) можно изготовить в виде сопла, через которое истекают нагретые в дуге га ы (рис, IX.9). Для того чтобы дуга, горящая между катодом и соплом-анодом, равномерно заполняла кольцевой межэлектродный промежуток, необходимо точно установить катод на оси плазматрона. Газ, который подается вблизи катода, частично ионизируется и [c.197]

В промышленный пла шатрон [51), подключенный к источнику питания мощностью 35 кзт, подавался осушенный азот, расход которого соста .лял 45 л мин. Стабильная дуга постоянного тока горела в кольцевом за -<оре, отделявшем остроконечный стержневой вольфрамовый катод от медного анодного сопла. Внутренний диаметр сопла составлял 8 мм. На расстоянии 3,2 мм от среза сопла по направлению потока газа расположены четыре периферийных отперстия диаметром 1,07 мм для подачи газообразного реагента нормально к основному потоку. Через эти отверстия подавались осушенные газообразные фториды. Плазменная струя вводилась в прикрепленный к плазматрону водоохлаждаемый цилиндрический реактор ибьемом около см , который был герметизирован для предотвращения попадания в него воздуха. Расход газа и геометрия сопла были выбраны таким образом, чтобы обеспечить турбулентное [c.204]

Восстановление окислов или хлоридов до элементов обычно проводят в дуге высокой интенсивности, используя анод из спрессованного с угольным порош-кол сырья, либо в плазменной струе электродного или безэлектродного ВЧ-и СВЧ-плазматронов, В последнем случае методика экспериментов была такой реагент в виде газа или порошка подавялгя в зону разряда или в плазменную струю. Закалка продуктов производилась одним из методов, описанных в гл. IX (на охлаждаемой металлической поверхности, затапливанием холодным газом, газодинамическим способом и т. д.). Целевые продукты могли быть в газовой или конденсированной фазе. [c.235]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология