Плазменная струя

Плазменная наплавка. Плазма представляет собой высокотемпературный сильно ионизированный газ. Она создается возбуждаемым между двумя электродами дуговым разрядом, через который пропускается газ в узком канале. Присадочный материал может подаваться в виде проволоки, ленты или порошка. При наплавке по слою крупнозернистого порошка последний заранее насыпается на наплавляемую поверхность, а плазменная дуга, горящая между электродом и и.чделием, расплавляет его. При наплавке с вдуванием порошка в дугу порошок подается в плазменную струю, плавится в струе и наносится на предварительно подогретую поверхность изделия. В качестве плазмообразующего газа используется аргон. Плазменная наплавка позволяет значительно повысить износостойкость деталей. Объясняется это минимальным проплавлением основного металла в процессе наплавки порошковых сплавов, что обеспечивает получение необходимых свойств наплавки уже в первом слое. [c.92]

В первом способе плазма образуется при пропускании рабочего плазмообразующего вещества через электрическую дугу. Используемое в дуге напряжение невелико (40—100 В), плотность тока достаточно велика (>1 А). В качестве плазмообразующих газов используются обычно азот, водород, гелий, аргон. Изменяя газ, можно изменять химические свойства среды плазмы (окислительные, нейтральные, восстановительные). Плазма может иметь разную температуру (от 5000 до 50000° С). Соответственно степень ионизации может изменяться от 1 до 100%. Дуговые плазменные струи всегда в некоторой степени загрязнены материалом электродов. Поэтому наряду с дуговыми плазмотронами развивается разработка высокачастотных и сверхвысокочастотных плазмотронов, в которых источником плазмы является высокочастотный индукционный нагрев. [c.538]

Рис. 5.27. Схемы устройств для создания плазменной струи (Я — изделие).

На рис. 5.27 показаны три схемы устройства для получения плазменной струи [38]. В схеме на рис. 5.27, а дуга 4 горит между электродом / и электродом 5, который является соплом, отделенным от канала в схеме на рис. 5.27, б соплом является выходное отверстие канала схема на рис. 5.27, в может быть применена только для плазменной обработки электропроводных материалов, здесь сопло также совмещено с выходным отверстием канала. [c.305]

Через канал 2 вдоль столба дуги пропускается газ, который, проходя по направлению от электрода / к соплу, ионизируется и выходит из сопла в виде плазменной струи 6, [c.305]

Длина ярко светящегося ядра плазменной струи может изменяться от 2—3 до 40—50 мм в зависимости от размеров сопла и канала, состава и расхода газа, тока и напряжения дуги. [c.306]

Широкое распространение в плазмохимической технологии получили процессы с участием порошкообразных сырьевых материалов производство дисперсных материалов, переработка веществ с целью придания им различных свойств, нанесение защитных покрытий и др. Подобные процессы реализуются подачей порошка через систему отверстий в зону высокотемпературной плазменной струи. [c.176]

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]

При высоких температурах плазменных струй характерное время многих реакций сравнимо с характерным временем смешения и значительные превращения реагентов могут происходить на участке незавершенного турбулентного смешения реагирующих потоков. В пределе "быстрой" химической реакции [439] процессы химического превращения полностью определяются процессами переноса. При рассмотрении реакторов-смесителей с коаксиальным вводом дозвуковых потоков реагентов и плазмы смешение происходит в ограниченном пространстве реактора, поэтому возможно образование зон рециркуляции [82, 84, 86]. Наличие в потоке таких зон делает необходимым пользоваться системой уравнений Навье—Стокса, а не приближением пограничного слоя. [c.184]

Этот вид имеет и другие названия - независимая плазменная струя или плазменная дуга косвенного действия. При этом дуговой разряд 4 возникает между электродом 1 и корпусом плазмотрона 2. Поток газа 3, проходя через столб дуги 4, образует кинжалообразный язык плазмы 5 с температурой порядка 10000 - 15000 °С, используемый для проплавления разрезаемого металла 6. [c.117]

Каковы же достижимые в настоящее время параметры плазмы Генераторы плазмы позволяют получать плазму практически любых газов при давлении от нескольких паскалей до десятков мегапаскалей. Температуру газа можно менять от близких к абсолютному нулю до десятков тысяч градусов при числе заряженных частиц 10 —в 1 см . Скорости плазменных струй можно изменять в широких пределах — от близких к нулю до нескольких километров в секунду. [c.295]

Наиболее экономически выгодным по сравнению с современным способом окислительного пиролиза является метод получения ацетилена из метана в плазменной струе водорода. Разложение метана плазмохимическим методом протекает полнее, содержание ацетилена в газе оказывается более высоким. Вредные для процесса газы СО и СО2 при этом не образуются. [c.17]

Гетерофазные плазмохимические процессы часто проводят в реакторах с псевдоожиженным плазмой слоем, в которых резко увеличивается время контакта частиц с плазмой (рис, 4,51). Реактор состоит из конического корпуса /, в верхней части которого находится устройство 3 для подачи твердой фазы. В нижней части реактора установлен электродуговой плазмотрон 4. Плазменная струя через сопло 6 вводится в нижнюю часть реактора. Газообразные продукты процесса подогревают подаваемый порошок и, пройдя через сепаратор 2, выводятся из реактора. Остальные продукты реакции стекают по стенкам реактора и сопла в бункер 5. [c.297]

Имеющая значительную длину, струя представляет собой плазму дугового разряда, пространственно стабильную, оптически прозрачную, термодинамически равновесную (существует ЛТР). В самой плазменной струе имеется лишь небольшое количество паров материала электродов. Плазмотрон применяется для анализа растворов, которые вводятся пневматически или ультразвуковым способом. [c.53]

В очень важной высокотемпературной части реактора, в зоне ввода в него плазменной струи, температурное поле очень неоднородно — это недостаток реактора. На выходе из плазмохимического реактора прореагировавшая смесь содержит те или иные [c.297]

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, неравновесные плазмохимические процессы и их технологическое и аппаратурное оформление представляют собой принципиально новый шаг в развитии химической технологии, и в первую очередь в области получения материалов с уникальными свойствами. Использование квазиравновесной плазмы и плазменных струй позволяет- с высокими технико-экономическими показателями реализовать многие важнейшие химические процессы. [c.298]

Плазменные горелки работают довольно устойчиво, несмотря на высокую температуру плазменной струи. Это объясняется тем, что сопло, изготовленное из материала с высокой теплопроводностью (красная медь), охлаждается циркулирующей вокруг него водой в отличие от обычных горелок, при Геняемых для сварки в среде защитных газов. Вода, охлаждающая стенки сопла, препятствует нагреву и ионизации наружного слоя газа, проходящего через дугу. Поэтому наружный газовый слой имеет низкую температуру и в отличие от остальной части газового потока неэлектропроводен. Он образует противоэлектрический и противотермический изолирующий слой между стенками сопла и потоком плазмы. С увеличением расстояния от центра токопроводящего канала температура понижается. Сжатая дуга косвенного действия может иметь различную длину. Внутри сопла она сжата, однако при выходе за его пределы начинает постепенно расширяться до размеров, равных свободной дуге, причем тем быстрее, чем сильнее сжат разряд и чем меньше расход газа. На расстоянии 25 - 30 мм от нижнего среза сопла сжатая дуга расширяется до свободных размеров. [c.58]

В смеситель 2 подается угольный порошок и плазменная струя из генератора плазмы 1. Выбор плазмообразующего газа [c.214]

Подобные расчеты приводят к выводу, что во многих случаях термодинамические функции, определенные статистическими методами на основе молекулярных характеристик, точнее найденных путем калориметрических измерений. При высоких температурах, реализующихся, например, в плазменных струях, статистические методы единственно возможны. Правда, в этих условиях чаще всего уже не пригодно приближение, выражаемое соотношением (VI.ПЗ), и возникает необходимость применения метода непосредственного суммирования или более совершенных приближенных методов. [c.240]

При термических способах дробления производится местный нагрев анизотропной среды куска твердого материала. Возникающие при этом внутренние напряжения приводят к разрушению. Зона прогрева, таким образом, выполняет роль своеобразного теплового клина. Источниками тепла для местного нагрева могут быть электрическая дуга, сильно экзотермические реакции сгорания (железа в кислороде, алюминогерми-ческие), высокотемпературные газовые струи из реактивной горелки, высокотемпературная плазменная струя, лазерный луч. [c.702]

Плазмотроны выполняют со стержневыми, трубчатыми или кольцевыми электродами, как правило, охлаждаемыми водой. Они могут работать при различных давлениях газа в дуговой камере вплоть до грубого вакуума (выхлоп в вакуумную камеру). Характерным является сжатие дуги по оси газовой струи (газовая стабилизация), что обусловливает резкое увеличение температуры в канале дуги и плазменной струи (до 10 000—15000°С и выше). В некоторых случаях стабилизация дуги осуществляется магнитным полем. [c.5]

Плазмотрон — высокостабильный источник света, воспроизводимость определений характеризуется относительным стандартным отклонением 0,01—0,02. Достаточно интенсивный сплошной спектр, возникающий вследствие рекомбинации большого числа заряженных частиц, мешает определению малых концентраций элементов за счет высокой пространственной и временной стабильности всех параметров плазменной струи. Относительные достигаемые пределы обнаружения для ряда элементов равны 10-5—10- %, [c.54]

В настоящее время осуществлен ряд плазмохимических реакций (например, получение ацетилена плазмохимическим разлол<ением метана, реакция получения окиси азота в плазменной струе из азота и кислорода и многие другие). [c.12]

При этой температуре, как видно из рис. (У.14), энтальпия водорода примерно в 8 раз больше энтальпии аргона, а степень диссоциации На на атомы достигает почти 96%. При охлаждении водорода от 5000 до 1700° К, т. е. до температуры, когда реакция (У.61) протекает еще со значительным выходом, 1 тль водорода отдает около 135 ккал. Этого количества теплоты достаточно для нагревания примешиваемого к плазменной струе холодного метана и образования одного моля ацетилена. В этих же условиях из более тяжелых углеводородов образуется до 1,3—1,4 моль С2Н2. Весьма существенно, что в струе водородной плазмы достижимы значительно большие степени превращения метана (и других углеводородов) в ацетилен (80—85%) по сравнению с прямым воздействием электрической дуги на углеводород . Поэтому водород плазмы не снижает концентрацию получаемого ацетилена. [c.152]

Время пребывания реагирующих веществ в плазме (во избежание нежелательных побочных реакций) очень мало (порядка 10" —Ю- сек). Отсюда скорости плазменных струй газов должны быть достаточно высокими. [c.17]

Плазменная струя дает возможность сваривать металлы и неметаллы, а также их сочетания. [c.307]

Сравнительно холодная оболочка струи газа, соприкасающаяся со стенками канала и сопла, изолирует их ОТ теплового воздействия разряда. Напряжение дуги и мсщность плазменной струи регулируются изменением уровня погружения электрода 1 в канал. [c.306]

Наиболее широкое применение плазменная струя нашла для резки материалов, не поддающихся обычным способам резки (кислородная, дуговая, газофлюсовая), например нержавеющей стали, алюминия, меди, а также керамики. При резке используют аргон и смесь аргона с водородом (до 35% водорода). Наиболее высокопроизводительная резка металлов осуществляется плазменной струей, создаваемой зависимой дугой (рис. 5.27, в). Таким способом производится резка алюминия и сплавов на его основе при толщине деталей до 120 мм. [c.307]

Для технологических применений плазменной струи существенную роль играет знание процессов передачи тепла от струи ионизированного газа нагреваемому телу. Решение подобных задач также сопряжено с значительными трудностями [Л. 49]. Тем не менее высокая энтальпия плазменного факела делает высокоэффективным его использование для проведения технологических процессов со скоростями, недостижимыми в других условиях, или в принципиально новых процессах в газовой химии, металлургии и других областях техники. [c.254]

Для целей плавки или проведения восстановительных процессов плазмотроны подобного типа можно устанавливать на камере печи. При этом перерабатываемый продукт подают под плазменную струю ниже сопла. [c.254]

Процессы с диспергированными исходными реагентами, подаваемыми в плазменную струю, рассмотрены выше. Поэтому остановимся на процессах, связанных с взаимодействием плазмы с недиспергиро-ванными жидкостями и твердыми телами. [c.188]

Для пиролиза использовали кубовые остатки среднего элементного состава С4Н7 зС1о 52О со стадии выделения хлоркетонов и кубовые остатки дихлоргидринов среднего элементного состава С 9 Н8 9С12 5О со стадии дистилляции. Пиролиз осуществляли на лабораторной установке, подробное описание которой приведено в работе [236]. Сырье подавали на пиролиз через распыляющую форсунку радиально плазменной струе водорода, полученной в плазмотроне постоянного тока. [c.129]

В настоящее время существует ряд методов получения углеродных и алмазоподобных пленок. Одним из наиболее эффективных является плазменнодуговой химический метод осаждения пленок из газовой фазы в вакууме при пониженном давлении (P VD-метод). Для создания условий реализации высокой скорости роста пленок в данном методе генерируется сверхзвуковая плазменная струя аргона (гелия), в которую вводятся различные смеси газов с углеродосодержащими реагентами (СН4, С2Н2 и т.д.). [c.82]

Важно упомянуть здесь и о том, что Л. С. Полак и сотрудники в результате своих исследований в области химии и технологии в условиях низкотемпературной плазмы пришли к выводу, что процесс получения оксидов азота в плазменной струе может быть экономичнее аммиачного метода и связан с меньшими капитальными затратами. В ФРГ в 1970-е годы были разработаны плазмохимические способы синтеза оксида азота из воздуха и гидразина из элементов [8, с. 152—153]. Но энергозатраты на 1 кг оказались ири этом довольно высокие до 30—40 кВт-ч. В азотной плазме можно получать такие экзотические соединения, как диазоттетрафто-рид N2F4, нитрид титана и т. д. [c.235]

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]

В последнее десятилетие проводятся исследования по применению плазмы для химических реакций возникла фактически но- вая отрасль химии — плаэмохимия. Особенно интенсивно исследования ведутся в Институте нефтехимического синтеза АН СССР. Сущность плазмохимического процесса заключается в том, что смесь, например метана и кислорода, поступает в плазменную струю, где температуры достигают нескольких тысяч градусов. В плазменной струе происходит распад (диссоциация) молекул исходного вещества на атомы, простейшие молекулы, ионы, такие, как СНз, СНа, СН, С, Са, Са, СО, О, 0 +, обладающие очень высокой реакционной способностью. Взаимодействуя между собой, они образуют самые различные соединения, папример формальдегид, окись углерода, воду. [c.291]

Температура плазменной струи может изменяться в пределах от 5000 до 12000 К и выше в зависимости от величины тока, диаметра сопла, давления и свойств плазмообразующего газа, величины разрядного промежутка. Электронная концентрация зависит от тех же факторов и составляет 10 —10 см . Легко ионизирующиеся добавки в меньшей степени влияют на Г и Пе, и этот эф- фект не коррелирует с величиной ионизационного потенциала. [c.53]

Плазменная сварка и резка. Плазменная струя, представляющая собой мощный поток ионизированных части д с большим запасом энергии, является весьма интеп- [c.304]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология