Тепловой КПД плазмотрона

Описание работы плазмотрона и его расчет состоит в совместном рассмотрении процессов электродинамики, газодинамики, тепло- и массообмена и решении соответствующих уравнений. [c.330]

Для расчета экономического показателя этой схемы можно воспользоваться соотношениями (1—4). Нами проведен расчет количества электроэнергии, необходимой для производства 1 т окиси азота, для следующих значений основных параметров Гг = 2500— 3500° К, Г = 1 5 10 20 50 ата, = 1500 1700 2000° К- В расчете приняты следующие допущения 1) к. п. д. плазмотрона с реактором и смесителем равен 80% 2) к. п. д. турбокомпрессорного агрегата равен 30% 3) закалка происходит без потерь окиси азота 4) утилизация тепла газов после турбины не учитывается. Для расчета использованы данные из справочника [2]. [c.155]

Измельченный уголь в смеси с кислородом перемешивают плазменной струей водяного пара в плазмотроне, а затем подают в газогенератор, где при постоянной температуре 1500 К или выше получают синтез-газ с высоким содержанием водорода и оксида углерода и малым содержанием СОг, НгО и N2. Теплота сгорания такого газа порядка 12 560 кДж/м . В таком газогенераторе энергетический КПД процесса газификации может достигать 80—90 % при соответствующей утилизации физического тепла газов. Кислород и водяной пар вводят в процесс в соответствии с конечным составом получаемого синтез-газа [490]. [c.330]

Тепловой КПД плазмотрона. Тепловой КПД плазмотрона Г1 есть отношение мощности потока плазмы к мощности электрической дуги. При небольших давлениях газа в электроразрядной камере доля лучистого переноса энергии в общем энергетическом балансе для молекулярных газов пренебрежимо мала то же можно сказать относительно потерь тепла через приэлектродные пятна. Таким образом, тепловой КПД определяется в основном конвективным теплообменом между высокотемпературным газом и стенкой электродуговой камеры. Уравнение теплового КПД в критериальной форме имеет вид [c.55]

Схема плазмотрона со стабилизацией электрической дуги стенками камеры изображена на рис. 3, а. В этом случае диаметр анода 4 делается соизмеримым с диаметром дуги 3. Газовый поток 7 подается в плазмотрон в осевом направлении, омывая катод 2. Газ поступает в электрическую дугу плазмотрона, где за счет джоулева тепла дуги нагревается до плазменных температур. [c.17]

Существует два варианта осуществления реакций в плазме подача реагентов в разрядную зону (в этом случае плазмотрон совмещен с реактором) и подача реагентов в высокотемпературную струю вне зоны разряда (плазмоструйные реакторы). В первом случае сама электрическая дуга участвует в теплопередаче и ее энергия используется непосредственно в технологическом процессе. Во втором случае реакция осуществляется в реакторе с использованием тепла электронейтральной плазменной струи. [c.46]

В электродуговых и плазменных процессах для осуществления эндотермической реакции образования ацетилена используется тепло электрической дуги, причем в электродуговых процессах подача реагентов осуществляется непосредственно в разрядную зону. В этом случае реакционная зона является одновременно плазмотроном и реактором. В плазменных процессах углеводородное сырье подается в высокотемпературный поток теплоносителя вне зоны разряда. Этот вид устройства относится к плазмоструйным реакторам. В этом случае электроду- [c.107]

В последние годы нашли применение плазменные процессы получения ацетилена. Основа метода — нагрев в электрической дуге (в плазмотроне) инертного газа или водорода с последующим использованием тепла инертного газа (в реакторе) для крекинга углеводородов [c.22]

Значительное внимание в химической промышленности уделяется использованию низкотемпературной плазмы для одностадийного проведения реакций, протекающих обычно многостадийно. Для осуществления плазмохимических процессов потребуется создание совершенной аппаратуры, промышленное освоение техники высоких напряжений и получение особо чистой воды для высадки продуктов из плазмы (процесса закалки ). Однако все это компенсируется многократным снижением удельных энергетических затрат на единицу химической продукции, резким повышением производительности труда, компактностью плазмохимических установок (плазмотронов). Значительная экономия топлива возможна также при использовании ядерных реакторов для обеспечения технологических процессов высокотемпературным теплом, технологическим паром и электроэнергией. В этом направлении ведутся совместные работы с учеными АН СССР. [c.94]

Если сопоставить характеристики описанных процессов и реакций, проводимых в пламени, то можно обнаружить между ними определенное сходство. Прежде всего, многие из осуществляемых в пламени процессов (крекинг метана, получение хлористого водорода и др.) можно проводить и в плазме. Очевидно, что ограничения в отношении возможности проведения того или иного процесса в пламенном реакторе относятся и к плазмохимическим реакциям. Плазма — мощный источник тепла, и в плазмотроны не нужно вводить тепло, как это делается в пламенных реакторах (например, при восстановлении гексафторида урана водородом — за счет тепловыделяющих добавок). [c.341]

Коэффициент полезного действия плазмотрона зависит от его конструкции. Так, ВЧ плазмотрона составляет 95% при работе на воздухе.-При работе на аргоне или на кислороде для получения,такого к.п.д. необходимо принимать специальные меры для использования излучения ВЧ разряда. В случав оптимальных параметров потока плазмообразующего газа потери тепла через стенки за счет теплопроводности и излучения могут составить не более 2%. 42 [c.42]

Получение окислов азота из воздуха в азотной плазме. Азот непрерывно поступает в межэлектродное пространство плазмотрона, где нагревается джоулевым теплом электрической дуги, и вытекает из сопла плазмотрона в реакционную камеру. В реакционном пространстве при смешении воздуха с азотной плазмой образуется окись азота, которая на выходе из реактора подвергается закалке путем быстрого охлаждения газа в результате смешения его с распыленной водой. На рис. 26 показано влияние среднемассовой температуры нагрева воздуха в плазменном реакторе на процесс окисления азота при закалке окиси впрыском воды через форсунки. [c.57]

Конструкция высокочастотного плазмотрона общепринятая кварцевая трубка с двойными стенками помещена в рабочий индуктор и закреплена между двумя фланцами экранирующего корпуса. Е верхнему фланцу крепятся головки для подачи плазмообразующего газа, к нижнему - охлаждаемые водой медные калориметры, позволяющие снять все тепло. [c.41]

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]

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]

Расче-г мощности плазмотрона начинают с вычисления затрат тепла на проведение целевой химческой реакции. [c.673]

Электронно-лучевые нагреватели. Металлургические плазмотроны постоянного тока в диапазоне среднего вакуума, в отличие от плазмотронов высокого давления обратной полярности, имеют основной статьей энергобаланса энергию, передаваемую аноду — заземленной ванне металла, нагреваемого в результате бомбардировки последнего потоком электронов. Конвективный перенос тепла от столба вакуумного разряда сравнительно невелик, потери тепла за счет излучения и теплопроводности играют второстепенную роль в вакуумном разряде с протяженным разрядным промежутком, который необходим для организации рафинировочного процесса в металлургической вакуумной печи. В таких разрядах сохраняется аналогия с электронно-лучевыми установками, поскольку в электрическом вакуумном разряде перенос энергии к заземленному электроду осугцествляется направленным, практически бесстолкновительпым пучком электронов. Формирование пучка в диапазоне среднего вакуума осуществляют с помощью плазменного полого катода, схема и принцип работы которого приведены на рис. 6.13. Источник [c.306]

Обобщенная тепловая характеристика паровихревого плазмотрона представляет собой зависимость относительных потерь тепла в плазмотроне от известных критериев и параметров [c.582]

Стенки труб генераторов сухого пара пароводяных плазмотронов нагревают обычно джоулевым теплом от пропускания по ним электрического тока. По мере продвижения по трубе вода нагревается степень ее недогрева АЬин уменьшается, обращаясь в нуль при температуре кипения, а в случае перегрева [c.583]

Комбинация в одной конструкции функций плазмо- и парогенерации позволяет, во-первых, уменьшить объем жизнеобеспечения наро-вихревого плазмотрона и его обслуживание отказом от внешнего парогенератора, во-вторых, увеличить тепловой КПД автоплазмотрона до значений, близких к единице при полной регенерации тепла в нем. [c.586]

С механическим вращением корпуса плазмотрона С тангенциальным транспортом воды С рекуперацией тепла (автоплазмотроны) Без регенерации тепла [c.590]

Такой процесс пока не иохет быть реализован. Использование плазмотронов низкотемпературной плазмы в качестве источника тепла разложения воды предполагает расходование дорого стоящей электрической энергии. Путь термической диссоциации воды не исключен для будущего. Использование плазменных тем ператур синтеза возможно откроет перспективы для технической реализации таких процесиов. В этих направлениях ведутся теоретические исследования [з]. Разработка таких проектов относится, вероятно, к началу нового тысячелетия. [c.36]

Высокочастотная плазма представляет собой ионизированный газ, нагретый до высокой температуры в переменном электромагнитном поле. Нагрев в электромагнитных Нолях условно можно рассматривать как обычное выделение джоулева тепла при прохождении переменного тока через проводящую среду. Существует два метода получения плазмы в токах высокой частоты индукционный безэлектродный (плазма возбуждается в переменном высокочастотном поле индуктора и носит характер кольцевого безэлектродного разряда) и электродный (разряд возбуждается в электрическом элекТрочастотном поле между двумя электродами). Большой практический интерес представляет безэлектродный метод получения плазмы. В этом случае максимальная температура в центре факела плазмы в зоне индуктора составляет 14 ООО—19 000° К и зависит от общей мощности, выделяемой в разряде, и скорости протекания газа через плазмотрон [35]. [c.42]

При промышленном осз ществлении фиксации атмосферного азота плазменным методом необходимо осуществить наиболее полную рекуперацию тепла отходящих из реактора горячих нитрозных газов. Это тепло должно быть использовано для предварительного подогрева воздуха, поступающего в плазмотрон, или для получения пара и электрической энергии, как показано на рис. 26. Исходя из этого, авторы произвели приближенный расчет расхода электрической энергии на 1 m связанного азота. Для расчета были приняты следующие исходные данные температура в зоне реакции температура предварительного подогрева исходного воздуха — = [c.103]

Последний процесс был осуществлен в плазмотроне при температурах 2500—3000° К и времени контактирования исходных материалов с плазмой 0,27 10 сек. Полученный продукт содержал до 20% связанного азота. Расчеты показали, что энергетические затраты с учетом рекуперации тепла составляют до 5000 квт-ч на 1 иг свяганного азота. [c.165]

Большая запнтерссовапиость 1е. т1ки в плазменных генераторах тепла вызывает необходимость получить всесторонние сведения о работе плазмотрона и свойствах плазменной струи. Наиболее важным в изучении этого вопроса является нахолсдение распределения температуры вдоль плазменной струи. [c.293]

Электрические дуги в настоящее время используются в различного рода электродуговых подогревателях газов, называемых плазмотронами, плазменными генераторами, генераторами низкотемпературной плазмы, плазменными горелками и т. д. Испытания теплозащитных материалов для ракет и космических кораблей, моделирование гиперзвуко-вых полетов в атмосферах планет, определение физических свойств газов, исследование процессов тепло- и массообмена при высоких температурах, резка и сварка тугоплавких и теплопроводных материалов, нанесение жаропрочных и антикоррозийных покрытий, получение ульт-радиснерсных порошков, термическое восстановление металлов из руд, плазменный переплав металлов с целью их очистки от примесей, без-окислительный нагрев, разработка различных плазмохимических процессов— вот далеко не полный перечень важнейших применений плазмотронов, который свидетельствует, что электродуговой подогрев газов уже занял важное место в науке и технике. [c.157]

Отличительная особенность технологической схемы получения азотной кислоты (рис. 3.10), предложенная сотрудниками Государственного института азотной промышленности (ГИАН) [14],— замкнутый технологический цикл, газообразные выбросы в атмосферу отсутствуют. Другая особенность — в использовании азотокислородной смеси с соотношением N2 О2 == 50 50. Схема предназначена для плазмотронов, работаюш их под давлением 1 и 10 МНа. Исходные газы сжимаются компрессором 10 и после смешения с рециркулируюш ими газами в коллекторе 7 проходят в рекуператоры 6, где нагреваются до 2000 К, забирая тепло от огнеупорной насадки, а затем поступают в плазмотрон 1. В плазмотроне азотно-кислородная смесь нагревается до 3000—3500 К, при этом об- [c.154]

При взаимодействии полифосфорной кислоты с N02 образования смеси кислот не наблюдается, присутствуют только физически растворенные оксиды азота, которые удаляются при продувке. Вероятно, это обусловлено тем, что в полифосфорной кислоте свободная Н2О отсутствует, а имеюш аяся вода структурно связана и препятствует химическому взаимодействию N02 с полифосфорной кислотой. В технологической схеме совместного получения смеси азотной и фосфорной кислот (рис. 3.30) получение плазмы осуш ествля-ется комбинированным нагревом воздуха в электродуговом плазмотроне 7 и за счет сжигания фосфора в камере сгорания 2. Воздух после очистки в фильтре 9 предварительно нагревается в подогревателе за счет утилизации тепла и затем поступает в плазмотрон [c.190]

Схема реактора, в котором получен карбид [184], приведена на рис. 4.75. Это устройство использовалось и для получения других веществ, в частности нитридо в, карбидов и карбонитридов. Реактор состоит из герметически закрытой реакщюппой камеры 2, в верхней части которой установлен электродуговой плазмотрон 1. Исходные реагенты помещают в тигель 4, изготовленный из тугоплавкого электропроводного материала и помещенный на водоохлаждаемую подставку. Исиареппые в плазме вещества конденсируются на водоохлаждаемом змеевике 5. Для наблюдения за процессом в верхней части реактора имеется смотровое окно 6. Источник питания 3 подключен к тиглю 4, во время поджига он подключается к аноду плазмотрона. Реакционная камера охлаждается водой с помощью навитого на нее змеевика. Так как тигель является одним из электродов (анодом), то на нем выделяется значительное количество тепла за счет бомбардировки его поверхности электронами плазмы. Дополнительное количество тепла выделяется за счет рекомбинации атомов на поверхности, эти явления приводят к значительной интенсификации нагрева реагентов. [c.322]

Моссэ А. Л. Унифицированный ряд электродуговых плазмотронов для плазменных нагревательных устройств.— Препр. N2 6.— Минск Ин-т тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова, 1988.— 40 с. [c.376]

Для получения окислов азота в плазменной струе аргона при введении в нее воздуха используется плазмотрон с вихревой стабилизацией дуги (рис.28), где катодом служит вольфрамовый стержень (диаметром 8 мм), анодом - сопло из красной меди, интенсивно охлаждаемое водой. Аргон поступает в плазмотрон по специальным каналам, обтекает вольфрамовый катод и выходит через сопло. За зоной разряда в канал сопла по радиальным отверстиям подается воздух, нагреваемый плазненной струей аргона, в результате чего происходит образование окислов азота. Выходя из сопла, газы попадают в кольцевой зазор между двумя медными стенками, охлаждаемыми водой. Получаемый нитрозный газ содержит до 8% N0. Оптимальные условия проведения этого процесса давление 20-30 ат, температура 3000-3300°К, закалка производится холодными нитрозными газами с температурой до 1800°К с, последующим использованием тепла отходящих газов. [c.59]

Следует отметить, что плазмотроны можно различать также по роду нагреваемого рабочего тела (например, установки для инертных газов, для восстановительной или для окислительной среды), по их назначению (например, плазмохимические и плазмометаллургические агрегаты, подогреватели для аэродинамических труб, установки для исследования процессов тепло- и массообмена и теплозащитных материалов, устройства для исследования низкотемпературной плазмы и плазменные горелки для обработки материалов методом сварки, резки, напыления и т.п.) и т.д. [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология