Высокочастотный плазмотрон

Схематическое устройство высокочастотного плазмотрона показана на рис. 9-19. В этом аппарате кварцевая труба 3 окружена индуктором 4 и зал<ата в держателе 2. При [c.257]

В последнее время начали разрабатываться безэлектродные плазмотроны, отличающиеся от электродных плазменных горелок высокой чистотой реакционного пространства, не загрязняемого материалом электродов, а также возможностью применения любых рабочих газов, как инертных, так и агрессивных, и их смесей в любых соотношениях. Указанные преимущества создают предпосылки для проведения в высокочастотных плазмотронах химических процессов, требующих высоких температур и особой чистоты реакционного пространства. [c.223]

В последние годы, наряду с усовершенствованием и модернизацией традиционных для спектрального анализа источников света, достигнуты существенные успехи и в разработке новых способов возбуждения спектров — с помощью высокочастотных плазмотронов и некоторых форм тлеющего разряда. [c.64]

Высокочастотные плазмотроны (рнс. 4.32) применяют для получения особо чистых порошков. Кварцевая труба [c.246]

Рис. 3. Схема высокочастотного плазмотрона — графитовый стержень (электрод для поджига) 2 — место ввода газа 3 — бронзовый зажим 4 — индуктор

Начало активного использования плазменного нагрева относится к шестидесятым годам прошлого века, когда были созданы эффективные способы стабилизации плазмы. Однако этот способ нагрева, несмотря на его преимушества, не получил должного развития. Основные попытки его использования связаны с методом Чохральского, при этом применялись дуговые плазмотроны постоянного тока. Плазма, возникавшая в разрядной камере в виде узкой струи, направлялась на поверхность шихты, расплавляя ее. В результате получалась система, подобная гарниссажу. Три плазмотрона располагались под углом 120 ° друг к другу. В центре устанавливался механизм вытягивания монокристалла. Оказалось, что способ создания плазмы с помощью постоянного тока имеет тот недостаток, что в расплав попадают частицы электрода. Эта проблема полностью решается при использовании высокочастотного плазмотрона (рис. 98) [107]. [c.135]

В случае дуговых плазмотронов возникает проблема возбуждения плазмы. Эта проблема решается различными способами замыканием электродов поджигом от вспомогательного дугового разряда электрическим пробоем инжекцией вспомогательной плазмы в разрядную камеру. Мощность высокочастотного плазмотрона может достигать 1 МВт, температура в центре разрядной камеры и на начальном участке плазменной струи составляет порядка 10" °С, скорость истечения плазмы О Ч-10 м/с частота находится в пределах от нескольких десятков тысяч Гц до десятков МГц КПД — 50 Ч- 80% ресурс работы — до 3000 ч. Индуктивное возбуждение плазмы существенно расширяет возможности этого способа нагрева и открывает новые перспективы использования плазменного нагрева, например, в методах Вернейля, Бриджмена, зонной плавки. [c.135]

Исследования нацелены главным образом на снижение предела обнаружения и достижение правильности определений. Очень существенно повышение коэффициента использования атомов определяемого элемента в зоне разряда один из путей состоит в увеличении длительности пребывания атомов в этой зоне. Проводится изучение новых источников возбуждения помимо дугового и искрового разряда — главных используемых источников — применяют плазмотрон постоянного тока, высокочастотный плазмотрон. Для снижения предела обнаружения пробуют разнообразные новые приемы накладывают магнитное поле на область, где происходит возбуждение спектра вещсства, проводят сжигание пробы не в обычной воздушной атмосфере, а в атмосфере инертного газа, отрабатывают способ анализа растворов и различных жидкостей с их упариванием на торце угольного электрода. [c.68]

Более подробно устройство и некоторые применения высокочастотных плазмотронов описаны на стр. 223. [c.239]

Рис. 128. Схема высокочастотного плазмотрона

Единичная мощность зависит от типа плазмотрона. К настоящему времени созданы электродуговые плазмотроны мощностью от десятков киловатт до 5 10 кВт [2]. При работе нескольких плазмотронов на один реактор можно повысить единичную мощность установки до 4—5 МВт [1]. Высокочастотные плазмотроны имеют мощность до 1 МВт, причем нет принципиальных ограничений для увеличения мощности до 10 МВт. Сверхвысокочастотные генераторы плазмы, позволяющие получать неравновесную плазму, пока ограничены мощностью до 100 кВт, хотя имеются предпосылки для развития их мощности до 1000 кВт. [c.108]

Диаметр трубки высокочастотного плазмотрона обычно равен диаметру реактора, который на практике служит ее продолжением. Размеры плазмохимического реактора обычно имеют соотношение = ЮОр. [c.673]

Рис. 11.28. Схема металлодиэлектрического высокочастотного плазмотрона пилотного завода в индукторе высокочастотного генератора в комплекте с

Рис. 17. Схема высокочастотного плазмотрона для распыления диэлектриков

Высокочастотные генераторы технологической плазмы также обеспечивают создание крупнотоннажных процессов, но достигнутый уровень мощности собственно высокочастотных генераторов составляет 1 МВт. Имеются технические возможности для создания генераторов мощностью 2-ьЗ МВт и более, но они пока не реализуются из-за отсутствия спроса. В России отсутствие спроса в настоящее время объясняется всеобщим кризисом, который продолжается уже более 10 лет. Сравнительно слабое место этой техники — несовершенство существующих разрядных камер высокочастотных плазмотронов. Плазмотроны из керамических материалов ненадежны в крупномасштабных технологических процессах особенно это касается процессов, где технологическая плазма генерируется в [c.128]

В последние годы разработаны новые источники возбуждения спектров — с помощью высокочастотных плазмотронов, лазера и некоторых форм тлеющего разряда [7,11]. [c.220]

Мощность микроволновых генераторов на сегодняшний день достигает 500 кВт этого достаточно для реализации приложений на промышленном уровне, однако стоимость таких генераторов более чем на порядок превышает стоимость электродуговых генераторов плазмы. Плазмотроны из диэлектрических материалов, работающие на волне Hqi, имеют тот же недостаток, что и высокочастотные плазмотроны — ненадежность и недостаточно высокий ресурс работы. Цельнометаллические плазмотроны на волне Нц дают принципиальную возможность решения проблемы ресурса, но имеющийся практический опыт для более или менее крупномасштабных процессов пока недостаточен. [c.129]

Разработка и испытания металлодиэлектрического реактора для получения карбида бора и родственных соединений в высокочастотных индукционных установках Плутон . По результатам испытаний высокочастотной установки Плутон-2 выяснилась ненадежность реактора, выполненного из диэлектрических материалов. Для стабильной работы установок Плутон оказалось необходимым заменить реактор из диэлектрического материала на комбинированный металлодиэлектрический реактор, принцип работы которого аналогичен таковому для комбинированных высокочастотных плазмотронов, описанных в гл. 2. Для того чтобы определить принципиальные параметры взаимодействия высокочастотного генератора с нагрузкой, проведено исследование взаимодействия электромагнитного поля с веществом, которое находится в металлической камере, выполненной из немагнитного металла, снабженной разрезами и помещенной внутри индуктора высокочастотного генератора. Схема эксперимента в общем виде показана на рис. 7.25. Задача эксперимента состояла в том, чтобы выяснить, как наведенная высокочастотным полем в веществе электрическая мощность зависит от параметров камеры (количества, [c.367]

На рис. 11.28 показана более детальная схема металлодиэлектрического высокочастотного плазмотрона пилотного завода. Принципиальная часть технологического аппарата — металлодиэлектрический высокочастотный индукционный плазмотрон — находится в индукторе 6 модифицированного высокочастотного генератора ВЧИ-63/5.25. Собственно плазмотрон включает в себя секционированную (разрезную) медную водоохлаждаемую разрядную камеру 5, расположенную внутри кварцевой оболочки 4 с минимальным зазором кварцевая оболочка герметично состыковывается с верхним 3 и нижним 8 крепежными фланцами. Пад верхним крепежным фланцем 3 находится насадка 1 для подачи плазмообразующего газа — смеси Нз-Аг, ввод газов осуществляют через тангенциально расположенные каналы 2. Металлодиэлектрический плазмотрон находится внутри стальной защитной камеры 7, заполненной обычно азотом под атмосферным давлением, обеспечивающей безопасность от высокого нанряжения на индукторе, электромагнитного излучения с индуктора и потенциально возможной утечки водорода. Под плазмотроном находится вставка с кольцевым коллектором 9 ввода ПРе в поток (Н2-Аг)-плазмы, генерируемой в разрядной камере плазмотрона. С точки ввода иГб через радиальные каналы 10 начинается плазменный реактор 11, размеры которого определяли с учетом компьютерного моделирования процесса реактор охлаждается с помощью канала охлаждения 12. Дальнейший технологический маршрут процесса был показан на рис. 11.27. [c.608]

В высокочастотном плазмотроне движение плазменной струи, как правило, ламинарное. Однако, путем изменения геометрических характеристик разрядной камеры можно получить либо плазму большого объема, но с малой скоростью истечения, либо сжатую плазму с большой скоростью струи [35]. [c.42]

Принципиальная схема высокочастотного плазмотрона приведена на рис. 11. Ввиду отсутствия электродов в плазмотроне рабочим веществом может служить любой газ — аргон, гелий, азот, кислород, водород и т. д., а также любая смесь газов, включая воздух. [c.44]

Рис. И. Принципиальная схема высокочастотного плазмотрона

В рассмотренных выше дуговых плазмотронах плазма засоряется в той или иной мере материалами катода и анода. Указанный недостаток устранен в высокочастотных плазмотронах [84]. [c.75]

Основой для создания низкотемпературной плазмы является газоразрядная техника, в частности, плазмотроны или плазменные генераторы. Вид их зависит от того, какой тип разряда в них используется. Практическое применение находят устройства, использующие дуговой, высокочастотный, сверхвысокочастотный и, в некоторых случаях, оптический разряды. В настоящее время наибольшее распространение получили электродуговые и высокочастотные плазмотроны. [c.442]

Величина тепловых потерь при выводе нагретого газа из разрядной-камеры зависит от конструкции плазмотрона и газодинамических условий в камере. Основные конструктивные размеры плазмотрона - диаметр и высота разрядной камерЫ - определяются мощностью разряда, составом плазмообразующего газа, диаметром и высотой индуктора. При постоянных конструктивных параметрах высокочастотного плазмотрона для определенного состава плазмообразующего газа тепловые потери в разрядной камере зависят от характера газового потока. [c.36]

Основная задача исследования состояла в том, чтобы за счет изменения газодинамических характеристик разрядной камеры при постоянной мощности потерь Р в ней обеспечить максимальную температуру плазменной струи, выходящей из индукционного высокочастотного плазмотрона, либо при заданной температуре плазменной струи обеспечить минимальные потери в разрядной камере. Диаметр разрядной камеры выбирали в зависимости от мощности разряда. При работе с большинством газов (за исключением водорода) диаметр разрядной камеры составлял 30-50 мм при мощности разряда до 10 квт, 40-70 мм - до 30 квт и 60-100 мм - до 60 квт. При выборе диаметра разрядной камеры исходили из условия получения достаточно высокого к.п.д. на участке индуктор-разряд и обеспечения перенапряженного режима работы автогенератора при номинальной мощности. [c.36]

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]

На основании этих данных можно рассчитывать основные параметры режима и конструкции высокочастотных плазмотронов различной мощности. [c.45]

Тщательный анализ капитальных и эксплуатационных затрат при работе мегаваттной установки (650 квт в плазме) показал, что в случае использования аргона эти затраты для дугового плазмотрона составляют 50 долл/час (к.п.д. установки на участке от выпрямителя до плазменной струи у = 45 ), для высокочастотного плазмотрона - 64 долл/час (= 55%) в случае использования воздуха затраты для дугового плазмотрона достигают 150 долл/час ( Г = 65%), для высокочастотного плазмотрона снижаются до [c.45]

Сверхвысокочастотные плазмотроны представляют собой дальнейшее развитие высокочастотных плазмотронов. Физические процессы, определяющие параметры сверхвысокочастотных и высокочастотных электрических разрядов, во многом аналогичны. [c.45]

Несколько лет выпускаются промышленные генераторы с дугой постоянного тока мощностью свыше 10 Мвт работают высокочастотные плазмотроны в диапазоне 100 квт и сверхвысокочастотные плазмотроны мощностью в несколько киловатт (в лабораторных условиях). В ближайшее время возможно использование плазмотронов большей мощности. [c.114]

Использ. также высокочастотные плазмотроны, генерирующие плазму любого газа, лишенную продуктов эрозии электродов. Их мощяость 1 МВт, ресурс работы до 2000 ч, кпд 0,6—0,7. Распределение т-ры по сечению струи в зоне разряда практически равномерно ее значение, напр, для аргоновой плазмы, достигает (9—II)-10 К скорость струи [c.445]

На первых порах, в 1966-68 гг., нам очень не хватало работоспособных плазмотронов, и мы расширили фронт работы привлекли к разработке электродуговых плазмотронов Новосибирский институт теплофизики в области высокочастотных плазмотронов и реакторов прямого индукционного нагрева мы работали в тесном контакте с Московским энергетическим институтом в 1970 г. у нас появились первые микроволновые генераторы и плазмотроны, разработанные НИИ Титан . С 1966 г. мы опирались в разработке технологического оборудования на Московский НИИХИММАШ, а с 1970 г. к этим работам присоединился конструкторский отдел Сибирского химического комбината, с которым мы сотрудничали около 20 лет и где мне посчастливилось работать с очень сильными технологами среди них особенно запомнились Г. Л.Ватарев, В. А. Хохлов, В.Д. Сигайло, Ф.С.Бевзюк. Позднее группы специалистов в области плазменной и высокочастотной технологии появились и на других предприятиях на Московском заводе полиметаллов, на Ульбинском металлургическом заводе, на Чепецком механическом заводе, в НПО Алмаз , в НИИ стабильных изотопов и др. на всех этих предприятиях были созданы сравнительно мощные плазменные установки или установки прямого высокочастотного индукционного нагрева для получения различных материалов для ядерно-энергетического комплекса. [c.19]

Дресвин С. В. Основы теории и расчета высокочастотных плазмотронов. — Л. Энергоатомиздат, 1991. — 313 с. [c.740]

Кроме того, в высокочастотных плазмотронах может быть использован комбинированный воздушно-водяйои способ термозащиты стенок камеры. В этом случае кварцевая трубка снаружи охлаждается водой, одновременно вдоль внутренних ее стенок продувается газ. [c.44]

Высокочастотные плазмотроны могут быть как электродными, использующими коронный, факельный разряды, так и безэлек-тродными - высокочастотные индукционные (ВЧИ), емкостные (ВЧЕ), сверхвысокочастотные (СВЧ). Основные преимущества безэлек-тродных плазмотронов перед электродными (в том числе электродуговыми) заключаются в высоком ресурсе работы (несколько тысяч часов) в отсутствии загрязнения получаемых в плазмохимическом реакторе материалов продуктами эрозии электродов в возможности работы на чистом кислороде или на других агрессивных плазмообразующих газах. [c.444]

Высокочастотные плазмотроны применяют для получения чистых и сверхчистых веществ. Главная особенность ВЧ-плазмотро-нов — отсутствие контакта плазмообразующего газа с электродами, что исключает загрязнение плазмы продуктами эрозии и позволяет использовать агрессивные газы в качестве плазмообразующих. Другая особенность плазмотронов — высокий ресурс работы, так как они не содержат изнашивающихся элементов. [c.105]

При получении окислов в низкотемпературной плазме часто происходит осаждение реагентов на стенках и аппарат в реакционной зоне покрывается коркой. Это явление имеет особое значение для процессов, протекающих в плазме высокочастотного разряда и с химическими превращениями реагентов в камере разряда. При этом возможно отложение твердых осадков на стенки камеры, в результате чего меняются индукционные характеристики высокочастотного генератора. Для борьбы с этим явлением предлагается осуществлять испарение жидкости, подаваемой через пористую стенку камеры в разряд или подвергать действию ультразвуковой энергии с основной частотой 20-20000 гц один из реагентов перед введением в зону реакции При получении мелкодисперсных порошков плазмохимическим методом технологическая схема процесса, его производительность, выбор исходного сырья и свойства порошков зависят от характеристик источника низкотемпературной плазмы. Экономическая оценка химической ооработки материалов в плазме показала 328, чю простым и дешевым плазменным источником является угольная дуга, однако она не может быть использована для получения окиси алюминия. Для этой цели наиболее пригодны дуговые и высокочастотные плазмотроны, [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология