Закалка (U-F)плазмы

В современной сварочной технике применяют три схемы получения плазмы. По первой получают сжатую дугу прямого действия, когда анодом служит обрабатываемый материал, по второй - сжатую дугу косвенного действия, которая возникает между вольфрамовым электродом и внутренним соплом плаз-мофона, вытекает из него в виде плазменной струи и электрически не связана с обрабатываемым металлом. Вторую схему используют при обработке неэлектропроводных материалов, а также при напылении и закалке. По фетьей схеме с комбинированным подключением плазмотрона к источнику питания между вольфрамовым элекфодом и соплом анода зажигается вспомогательная сжатая дуга косвенного действия, обладающая электропроводностью и образующая при соприкосновении с токоведущей обрабатываемой деталью сжатую дугу прямого действия. Третья схема получила наибольшее распространение, ее применяют при сварке, наплавке, резке материалов. КПД при нагреве сжатой дугой прямого действия - 30 - 75%, косвенного - 10 - 50%. [c.57]

Таким образом, из результатов экспериментов, проведенных на установке, изображенной на рис. 10.5, возникают два направления дополнительных исследований диагностика (и-Р)-плазмы и определение параметров закалки плазмы, необходимых для получения элементного урана при его безреагентном восстановлении из UFe. Рассмотрим имеющиеся результаты исследований в этой области. [c.506]

При взаимодействии плазмы с жидкостью, например азота и водорода с жидкими углеводородами, могут быть синтезированы ацетилен и цианистый водород [4]. Для осуществления процесса плазменную струю затопляют в толще жидкого углеводорода. Процесс протекает в газовом пузыре, который образуется вблизи сопла плазмотрона. Температура в зоне реакции зависит от мощности генератора плазмы и теплофизических характеристик плазмообразующего газа. К преимуществам такой организации процесса относят очистку от сажи и тяжелых углеводородов при прохождении пирогаза через толщу углеводородного сырья непосредственную закалку продуктов в слое углеводородов возможность использования некондиционных видов сырья. [c.188]

По принципиальной схеме плазмохимический процесс не отличается от любого традиционного химико-технологического процесса. Однако часто некоторые стадии процесса плазмохимии совпадают в пространстве и во времени, так как либо вся реакционная смесь, либо один из ее компонентов находится в плазменном состоянии. Отсюда следует, что полная технологическая схема плазмохимического процесса содержит стадии генерации плазмы, плазмохимических превращений, закалки. Эти процессы проводят в плазмохимических агрегатах, включающих плазмотроны и реакторы. [c.296]

Сверхравновесные выходы можно получить и при изотермической плазме, применяя так называемый метод закалки. Если быстро пропустить газ через разряд с изотермической плазмой, то установится равновесная по отношению к температуре в зоне разряда, концентрация продукта. По выходе из зоны разряда газ быстро охлаждают. Тогда равновесие, соответствующее новой, более низкой температуре, не успевает установиться, и концентрация продукта остается сверхравновесной по отношению к этой, более низкой температуре. Равновесие, как говорят, кинетически заторможено. [c.306]

Технологическая схема равновесных плазмохимических процессов включает следующие операции. Теплоноситель или один из реагентов нагревается в плазмотроне с помощью электрического разряда и переводится в состояние плазмы. В смесителе плазма смешивается с остальными реагентами. При температурах (2—10)-103 К может начаться химическая реакция, которая обычно продолжается в реакторе. Чтобы остановить реакцию на требуемой стадии, температуру реагентов резко снижают в закалочном устройстве. Для сохранения продуктов, являющихся промежуточными веществами плазмохимических реакций (например, ацетилена, получаемого при пиролизе метана), чрезвычайно важны момент времени, в который начинают закалку, и скорость снижения температуры. Так, опоздание с закалкой на 2-10 с приводит к уменьшению концентрации ацетилена с 15,5 до 10% В зависимости от скорости закалки конечные продукты могут иметь стехиометрический или нестехиометрический состав (например, ШС или ШгС). [c.96]

В последнее время разработаны принципиально новые способы превращения ТГИ, главным образом угпей, в газ. Это достигается значительным увеличением скорости деструкции, чем термоэятся реакции конденсации продуктов распада. Этот процесс осуществляется в низкотемпературной плазме. Плазмообразующий газ может служить только энергоносителем, например аргон, ипи наряду с зтим и химическим агентом, например водород и кислород. Скорость нагрева в плазме составляет 10 °С/с. В зтих условиях реакция длится 10" -10 с. Для предотвращения распада продуктов деструкции их быстро охлаждают со скоростью 10 — 10 ° J , т.е. проводят закалку. [c.213]

Основное направление научных исследований — химия экстремальных состояний. Создал (1959) теоретические основы плазмохимии. Разработал (1965) методы расчета параметров принудительной закалки продуктов реакции в плазменной струе и способы управления химическими процессами в низкотемпературной плазме. Предложил способы оптимизации процессов получения в плазменной струе ацетилена из метана, олефинов из низкооктановых бензинов, формальдегида из метана, окислов азота из азот-кислородных смесей. Создал (1969) методы математического моделирования явлений физической и химической кинетики. Развил (1967—1970) основные положения неравновесной химической кинетики, механизмов неравновесных реакций и исследовал их применение. Разработал (1976—1979) теорию и экспериментально исследовал закономерности химических реакций в турбулентных потоках газа и плазмы. [c.399]

Л. С. Полак разработал методы расчета параметров принудительной закалки продуктов реакции в плазменной струе и способы управления химическими процессами в низко- температурной плазме. [c.696]

Наконец, характерной особенностью химических реакций в разряде является их своеобразная гетерогенность, связанная с частым несовпадением разрядной и реакционной зон, т. е. с тем, что зона разряда (или плазма) не заполняет всего объема реактора. Своеобразие этой гетерогенности заключается в том, что вместо обычных сочетаний фаз (газ — жидкость, газ — твердое тело) здесь имеет место разделение газ — плазма. Безусловно процессы, протекающие непосредственно в зоне разряда, играют важную определяющую роль, но часто не менее важны и вторичные реакции, происходящие вне зоны разряда в результате диффузии из нее активных промежуточных частиц или даже продуктов реакции ( закалка ). [c.98]

В тлеющем разряде, где молекулярная температура в плазме гораздо выше температуры охлаждаемых стенок, наблюдаемые изотопные эффекты при диссоциации двуокиси углерода [205] меньше, чем в тихом разряде. Возможно, что при высоких скоростях потока газа, когда будет происходить быстрая закалка образующихся продуктов реакции, можно будет достичь больших изотопных эффектов и 1В тлеющем разряде. [c.141]

Из данных табл. 9 видно, что иногда на очень близких или даже практически совпадающих режимах получаются результаты, различающиеся либо общей глубиной превращения метана (например, опыты 3 и 4), либо степенью превращения в ацетилен (опыты и 8). В первом случае причиной этого является, по-видимому, плохое перемешивание метана и водородной плазмы (при сборке установки могло нарушиться уплотнение в системе подачи метана в таком случае метан поступает в реакционную зону не через радиальные сверления, а через кольцевую щель со скоростью, не достаточной для глубокого проникновения в плазменную струю) во втором случае недостаточно интенсивна закалка (вероятно, вследствие нарушения условий истечения водяных струй, например при понижении давления воды, засорении одного или нескольких отверстий и т. п.). [c.91]

Нами были поставлены эксперименты, в которых окисление метана проводилось в потоке низкотемпературной плазмы — в плазменной струе. Использование плазменной струи давало возможность осуществить окисление метана в широком интервале температур и времен контакта и применить эффективные способы закалки продуктов реакции (со скоростями до 10 —10 град/сек) [c.121]

В другой серии опытов на том же плазмотроне в качестве плазмообразующего газа использовался аммиак. Реакция аналогична вышеописанной, поскольку в плазме аммиак разлагается на азот и водород. Степень превращения достигала 40% (на введенный углерод). В третьей серии опытов в азотную плазменную струю вводился метан. Степень превращения в синильную кислоту и ацетилен достигала —75% (на введенный углерод). Увеличение скорости закалки способствует образованию ацетилена. [c.248]

Плазменный высокочастотный синтез керамических бескислородных порошков имеет ряд полезных особенностей высокую скорость газофазного синтеза из-за высоких температур, высокой концентрации химически активных частиц (возбужденных по различным уровням атомов, молекул, радикалов, ионов и т. п.) в зоне синтеза высокий выход целевых продуктов возможность дальнейшего увеличения выхода за счет создания неравновесных условий в зоне синтеза возможность предварительно очистить газофазные реагенты методами дистилляции, селективной сорбции и мембранной техники. Кроме того, есть принципиальная и техническая возможности закалки продуктов и предотвращения дальнейшего роста частиц дисперсной фазы, возникшей в результате химической реакции в плазме. [c.330]

Процедура проведения процесса также является стандартной. Плазмообразующий газ (смесь Ar/N2 и чистый Аг) вводят в зону разряда тангенциально, чтобы стабилизировать последний. По центру разрядной зоны вводят водоохлаждаемый зонд, используемый как для подачи дисперсного реагента в разряд, так и для инициирования плазмы. В работе [11 внутренний диаметр плазмотрона составлял 0,05 м, охлаждение проводилось сжатым воздухом, зона энерговыделения 0,1 м. Источник электропитания радиочастотный генератор с колебательной мощностью 40 кВт, частота 4 -=- б МГц. Основные потоки энергии и реагентов показаны на рис. 7.2, расходы газа — в табл. 7.1. Реагенты (( б, <5б) вводят в плазму тангенциально в одном и том же сечении водоохлаждаемого реактора со скоростью 10 -Ь 30 м/с. Продукты взаимодействия реагентов направляются в закалочную камеру. Температура газового потока на выходе из реактора может быть косвенно измерена но показаниям оптического пирометра, сфокусированного на конец трубы из оксида алюминия, помещенной по центру газового потока. Температура закалки регулируется в интервале 200 -Ь 700 °С изменением расхода азота (5т- Максимальное давление в реакторе — 2 атм. Аппарат имеет медное ограждение, чтобы предохранить оператора от электромагнитной радиации и ультрафиолетового излучения. [c.331]

Высокие скорости закалки (и-Г)-плазмы можно получить несколькими способами, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Самый простой способ закалки состава высокотемпературных потоков — смешение последних со струями холодных газов и жидкостей при этом скорость закалки достигает 10 К/с. Следующий способ — газодинамическое охлаждение газов в сопле Лаваля однако после охлаждения в конфузоре температура газа вновь повышается в области торможения газового потока, вследствие чего опять необходимо ставить теплообменник. Наконец, поток газа можно охладить в рекуперативном теплообменнике в виде трубчатых или ребристых поверхностей теплообмена. Изменение скорости закалки в зависимости от температуры и предельные зависимости показаны на рис. 10.12. Зависимости 1 л 2 показывают влияние температуры и давления на скорость закалки при затоплении высокотемпературного потока холодными газами зависимость 3 характеризует скорость закалки в сопле Лаваля кривая 4 расчет скорости закалки в теплообменнике. Оптимальная скорость закалки [c.512]

Высокоэффективные химические процессы могут быть созданы также на основе использования электро-разрядной плазмы и вообще очень высоких температур. При температуре порядка 10 000° практически все вещества переходят в атомизированное состояние. Если бы путем снижения температуры удавалось осуществлять рекомбинацию атомов, не давая системе достичь равновесия, соответствующего низкой температуре, химия овладела бы мощным методом синтеза. Таким образом, главные проблемы плазмохимии — это быстрая закалка системы и управление ее реакциями в процессе закалки. [c.21]

Здесь-то и встретилась основная трудность. Оказалось, что окись азота, образовавшаяся в плазме, при медленном охлаждении вновь разлагается на азот и кислород. Удержать ее от этой обратной реакции можно только при очень быстром охлаждении. Этот процесс по аналогии с металлургическим назвали закалкой . Удалось рассчитать, что для этого надо охлаждать струю на 1000° С за одну десятитысячную секунды ( ) и делать это надо в строго определенном месте плазменной струи, там, где количество образовавшейся окиси азота будет наибольшим. Нужно ли разъяснять, насколько трудна технически эта [c.113]

Закалка на холодной поверхности. Тимминс и Амман [5] обсуждали возможность использования водоохлаждаемого металлического зонда малого диаметра для закалки плазмы N-0. Скриван и Ясков- [c.184]

Главная проблема этого процесса - в закалке продуктов, поскольку он протекает при очень высокой температуре (в плазме). Необ-ХОД11МО мгновенное охлаждение (закалка) образующихся веществ, иначе, в ОСНОВНОМ, получается не ацетилен, а сажа. [c.122]

Теоретические основы плазмохимии [ азработаны. Созданы аппараты для закалки, методы введения в плазму сырья (в том числе порошков) н. моментального замораживания продуктов реакиии. Институтом теплофизики Сибирского отделения АН СССР и конструкторами бюро Энергохиммаш под руководством М, Ф. Жукова создан набор плазмотронов мощностью от 100 Вт до 1000 кВт самого различного назначения для резки плазменной струей силикатных материалов, для HanHJieuHM иа рабочие поверхности деталей машин порошковых мета. ьюв, д.и1 переработки токсичных отходов химической промышленности. [c.236]

Плазма используется для варки стали. В Центральном научно-исследовательском институте черной металлургии им. И. П. Бардина и в ряде исследовательских центров ГДР были созданы первые в мире плазменные сталеплавильные печи, выдающие высококачественный металл. Плазменная плавка, по мнению специалистов, — это ближайшее будущее качественной электрометаллургии. ВНИИ электротермического оборудования (Москва) совместно с СКВ Саратовского завода электротермического оборудования разработали метод ионно-плазмеиной обработки поверхиости инструментов, износостойкость которых увеличивается в 4 раза. Плазменно-механическая обработка. марганцевых сталей по сравнению с их обычной закалкой повышает ироизводительност ) труда в 5—10 раз, а титановых сплавов - - н 15 раз. [c.236]

Численно исследована диссоциация сероводорода в термической плазме па основе полного детального механизма этого ироцесса, включающего в себя как прямые, так и обратные реакции. В работе определены скорости охлаждения (закалки), необходимые для стабилизации продуктов диссоциации, и энергозатраты на получение водорода в термических илазмохимических системах. Были получены кинетические кривые, описывающие изменение концентраций реагентов в ироцессе разогрева со скоростью V = 10 -К-с и устаповлепия термодинамического равновесия ири конечной темиературе Т = 1700 К. Найдено, что характерное время диссоциации ири 1700 К равно 5-10 с. Причем, указанное время значительно меньше характерного времени пребывания газа в илазмохимическом реакторе. [c.456]

В работах [20, 21] получение ацетилена из метана проводилось в аргоновой плазме. Закалка продуктов в первых опытах осуществлялась в темплообменнике. При работе в водородной плазме степень превращения метана в ацетилен на энергетически оптимальном режиме составляет 76%, концентрация ацетилена в продуктах— 15,5 об.%, расход электроэнергии 10,2— 0,7 квт-ч на 1 м" [c.245]

Фурма используется также для подачи в реактор газообразно восстановителя. Для закалки обработанных в плазме материалов применяется закалочное кольцо, устанавливаемое на выходе из реактора и выполненное в виде полой металлической шайбы толщшюй 0,008 м с внутренним диаметром 0,046 м, по которому равномерно расположены четыре отверстия диаметром 0,001 м дзи подачи в реактор холодного газа (азота). Конденсированные продукты обработки, выносимые из реактора отходящими газами, улавливаются в осадительной камере и в двух рукавных фильтрах. В качестве фильтрующей ткани используется нержавеющая сетка саржевого плетения. Площадь поверхности осаждения в камере [c.670]

UF -Ь (6 — n)/2F2. При наличии закалочного устройства состав нелетучих продуктов разложения UFe находился в пределах UF4 6 UF4, причем состав слабо зависел от колебательной мош ности разряда и среднемассовой температуры в плазме однако, согласно полуколи-чественпым данным, содержание фтора в UF заметно понижалось с увеличением скорости охлаждения продуктов разложения и скорости разделения конденсированной и газовой фазы. При колебательной мощности 15 20 кВт и расходе UFe 3 кг/ч среднемассовая температура в зоне разряда с учетом возможных потерь была не менее 6000 К. Если сравнить расчетный квазиравновесный состав (U-F)-плазмы при такой температуре и состав продуктов разложения UFe, извлеченных из приемника, то несоответствие этих составов можно объяснить только интенсивной рекомбинацией и в газовой, и в конденсированной фазах. Очевидно, что теплообменники, примененные для закалки (и-Е)-нлазмы, были малоэффективны. Возникает вопрос с какой скоростью нужно охлаждать (U-F)-плазму, чтобы получить в конденсированной фазе уран или другой продукт заданного состава Он тем более актуален, что в работе [28] Барк представил результаты кратковременных экспериментов по разложению UFe в электродуговом разряде. В этих экспериментах UFe вводили в разрядную камеру электродугового плазмотрона, работавшего па аргоне. Катод плазмотрона был выполнен из торированного вольфрама, анод — из электролитической меди. Мощность плазмотрона (без учета КПД) — [c.505]

Закалка (и-Е)-плазмы. Сравнительно скромные результаты закалки (и-Г)-нлазмы, достигнутые в экспериментах, описанных в п. 10.3.2, и несомненное влияние скорости закалки (и-Г)-плазмы на глубину плазменного восстановления урана из UFq требуют анализа принципиальных и технических возможностей решения проблемы выделения урана из плазмы. [c.512]

Рассмотрим возможности, суш ествуюш ие при закалке (II-Г)-нлазмы. Уран и некоторые низшие фториды урана (иГ4, иГз) — слаболетучие вещества, так что при попытке закалить (и-Г)-плазму естественно [c.513]

Из результатов оценки следует, что если охладить поток частично диссоциированного гексафторида урана (11Е4 + 2Е) с начальной температурой 3200 К со скоростями более 10 К/с, при которых не успевает произойти рекомбинация НЕб, то интенсивно протекает конденсация иГ4 и возникает гетерофазная смесь тетрафторида урана и фтора. При охлаждении (и-Е)-плазмы, содержащей при температуре 6000 К атомы и и Е, со скоростями выше 10 К/с также должна образоваться гетерофазная смесь. Необходимые скорости закалки находятся для каждого случая выше соответствующих кривых и на рис. 10.13. [c.517]

Общая схема плазменно-водородной технологии переработки гексафторида урана в металлический уран и безводный фторид водорода. Схема процесса и его аппаратурное оформление показаны в общем виде на рис. 11.24. Первая стадия заключается в восстановлении урана из гексафторида урана до элементного урана или до низших фторидов урана. Эта промежуточная цель достигается возбуждением электрического разряда в потоке смеси газообразного гексафторида урана с водородом при этом смесь гексафторида урана с водородом превращается в уран-фтор-водородную плазму, содержащую смесь атомов урана, водорода и фтора, молекулы фторидов урана (UF4, UF3, UF2, UF), фтора, водорода, положительно и отрицательно заряженные ионы и электроны. Если при этой операции температура плазмы составляет при атмосферном или близком к нему давлении 6000 К, основная часть урана содержится в виде атомов U, т.е. в газовой фазе имеет место полное восстановление урана. По выходе (и-Е-Н)-плазмы из зоны электрического разряда происходит интенсивная рекомбинация молекул фторидов урана, сопровождаемая мощным световым излучением и конденсацией нелетучих ири обычных условиях фрагментов молекул гексафторида урана тетрафторида и трифторида урана, а также элементного урана. Рекомбинация может приводить к образованию летучих фторидов иентафторида, и даже гексафторида урана. Закалка, т. е. быстрое и глубокое понижение температуры до уровня, на котором рекомбинация кинетически заторможена, понижает глубину и скорость рекомбинации, но радикально не меняет ситуацию. [c.591]

Бесспорно лишь одно. У метода окисления азота воздуха в неравновесной плазме то преимущество, что здесь исключается сложная операция закалки продуктов реакции. Температура тяжелых частпц, ведущих реакцию, настолько низка, что обратного разложения продуктов реакции не происходит. Трудности здесь — иного рода. Пока выход нужных продуктов не ве.пик — около одного процента. Будем надеяться, что только пока... [c.115]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология