Дуговой разряд в газах

Электрическая дуга является одним из видов электрического разряда в газе или в парах. Она характеризуется малым катодным падением напряжения (10— 20 В) и высокой плотностью тока, которая может достигать сотен и тысяч ампер на 1 см . Неионизированные газы и пары, состоящие из нейтральных частиц, не проводят электрический ток. В дуговом разряде газ сильно ионизирован, в нем присутствуют положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные свободные электроны. При наложении электрического поля на дуговой промежуток заряженные частицы под его действием [c.180]

Для получения струи плазмы в целях резки используется газоразрядное устройство, называемое плазмотроном, где рабочий газ (водород, азот, аргон, гелий или их смеси) превращается в плазму в дуговом разряде между электродами [ 36 ]. [c.117]

Прохождение тока через газ по историческим причинам получило название электрического разряда . Явления, возникающие при газовом разряде, сложным образом зависят от рода и давления газа, материала электродов и их геометрии, окружающих тел, а также от силы протекающего тока. Различные формы разрядов, получили специальные наименования темный разряд, корона, тлеющий разряд и т.д. Мощные разряды (с силой тока от 10 1 до 10 А) даже при различных условиях обладают рядом общих особенностей, что позволяет объединить их под одним названием - дуговой разряд . Термин дуга применяют к устойчивым формам разряда. Электрическая дуга была открыта В.В. Петровым в 1803 г. [c.80]

Наличие ток в газе получило наз вание газового разряда, причем различается несколько его разновидностей. С точки зрения теплогенерации практическое значение имеют распределенный и дуговой разряды. Теплогенерация за счет электрической энергии в любом теле, и в газе, в частности, есть результат наличия определенного активного сопротивления 7 Для получения постоянных условий теплогенерации нужно или иметь постоянное сопротивление Я, или менять напряжение в соответствии с изменением сопротивления. Последнее, естественно, осуществить сложнее. [c.229]

В угольной дуге постоянного тока возбуждаются спектры почти всех элементов, за исключением некоторых газов и неметаллов, характеризующихся высокими потенциалами возбуждения. По сравнению с измерениями эмиссии или абсорбции пламени дуговой разряд обеспечивает снижение предела обнаружения элементов примерно на порядок величины, а также существенное снижение уровня матричных эффектов. [c.59]

Дуговой разряд возникает при более высокой плотности тока, чем тлеющий из-за испарения электродов в спектре преобладают линии металла электродов газ находится в состоянии плазмы разность потенциалов невелика (десятки вольт). [c.215]

Дуговой разряд создается при высоких давлениях газа, и обусловлен тем, что катод сильно разогревается, в результате чего возникает термоэлектронная эмиссия. [c.252]

Искровой разряд возникает при больших давлениях газа и при большой разности потенциалов на электродах. Представляет собой пучок ярких зигзагообразных полосок, совокупность которых называют искровым каналом. Во всех трех видах разрядов образуется типичное плазменное состояние. Положительный столб тлеющего и дугового разрядов и искровой канал искрового разряда состоят из плазмы. [c.252]

Для повышения воспроизводимости количественных определений и снижения пределов обнаружения предлагаются различные способы стабилизации дугового разряда наложение магнитного поля, соосного разряду обдув свободно горящей дуги потоком газа помещение разряда в охлаждаемую трубку, которая ограничивает поперечное сечение разряда. Такие приемы не только стабилизируют дугу пространственно, но и изменяют параметры разряда — напряжение, температуру и электронную концентрацию, пространственное распределение и концентрацию элементов в облаке. В дуговом плазмотроне используется принцип стабилизации дуги потоком газа и стенками. [c.52]

Принцип работы плазмотрона заключается в следующем. Два электрода, между которыми зажигается сильноточный дуговой разряд, помещаются в специальную камеру. Через эту камеру с большой скоростью протекает газ. Таким газом может быть [c.52]

Поскольку плазма не находится в равновесии, ее характеристики отвечают лишь определенным стационарным процессам. Непрерывно происходит ионизация и нейтрализация зарядов, выделение энергии внутри плазмы и охлаждение вследствие взаимодействия с окружающей средой. При этом наиболее трудно происходит обмен энергией между ионами и электронами, что обусловлено большим различием в их массах. Поэтому отсутствует термическое равновесие между ионами и электронами, а также и нейтральными частицами (молекулами). Энергию от электрических источников (например, дуг) непосредственно получают электроны. Вследствие этого 7 а>7 и>7 м, где Тэ, Ти, 7 м — температуры электронов ионов и молекул (или атомов). В газоразрядных трубках Гэ имеет порядок 10 С, а Та и Ты лишь (1—2)-10 °С. В дуговом разряде, где плотность газа выше и число столкновений больше, величины Та, Тя и Та сближаются. При этом Т и Тм достигают около 6000° С. [c.357]

Принцип действия плазматрона состоит в том, что при охлаждении поверхностного слоя облака дугового разряда происходит сжатие разрядного шнура дуги, в результате чего увеличивается плотность тока в ней. Это достигается помещением графитовых или тугоплавких электродов в камеру, в которую вводят струю инертного газа в направлении касательных к камере. Механизм работы плазмотрона ясен из рис. 30.9. В горящую дугу вводят аэрозоль анализируемого раствора. Вихреобразные струи инертного 1 аза охлаждают снаружи облако разряда и выносят образуемую плазму через отверстие в катоде в виде светящейся струи длиной 10—15 мм. По мере увеличения скорости потока через выходное отверстие возрастает электропроводность струи, что приводит к повышению плотности тока и увеличению температуры [c.663]

Для создания потока ионизированных частиц используется дуговой разряд значительной длины между двумя электродами в продуваемом инертным газом канале, стенки которого имеют водяное охлаждение. За счет охлаждения внешней поверхности столба дуги происходит концентрация дугового разряда в центральной части канала, где достигается температура 10 000—20 000 К, что вызывает высокую степень ионизации продуваемого газа, получающего значительный запас энергии. Эта энергия может быть использована для нагрева в процессе сварки и резки различных материалов. [c.305]

В последние годы также усиленно разрабатываются дуговые нагреватели газа и плазменные горелки на постоянном и переменном токе, со стабилизацией дугового разряда газовым потоком или электромагнитным полем. Области применения их расширяются и им предстоит, по-видимому, большое будущее, [c.17]

Электрическая дуга, или дуговой разряд, — один из видов электрических разрядов в газе или парах. Газовая среда, обычно не проводящая тока, приобретает проводимость, если в ней, помимо нейтральных, появляются свободные заряженные частицы — электроны, положительные и отрицательные ионы, которые и обусловливают прохождение в газе токов, если в нем существует электрическое поле. [c.18]

Ионы также могут быть источником ионизации, но так как их масса по крайней мере в 2 000 раз больше массы электронов, а электрические заряды их равны, то их скорости много меньше скоростей электронов. Поэтому хотя в некоторых случаях ионы могут приобрести кинетическую энергию, достаточную для ионизации нейтральных частиц, в дуговых разрядах их участие в ионизации газа невелико. [c.22]

В зоне дугового разряда средняя скорость движения заряженных частиц мало отличается от средней скорости теплового движения газа ал. Тогда если Я — средний свободный пробег частиц, то среднее время между соударениями равно т= = Х1ш. За это время поле Е сообщит частице ускорение е //п, а путь частицы в направлении поля будет [c.27]

Установки для машинной резки позволяют резать нержавеющую сталь и цветные металлы толщиной до 80—120 мм со скоростью 6—450 м ч. Со снижением стоимости и заменой дефицитных материалов (неплавящиеся вольфрамовые электроды, образующие дуговой разряд) и газов, образующих плазменную струю (стабилизирующие газы аргон, водород, азот), резка плазменной дугой найдет весьма широкое применение. Эффективна резка нержавеющей стали в среде азота или в смеси с водородом. Рекомбинация атомов азота и водорода в полости разреза сопровождается выделением тепла, что улучшает поверхность разреза [46, 47]. Эффективно применение электроннолучевой резки высоколегированных и закаленных сталей [48]. [c.144]

Абсорбционные методы применяют для извлечения значительных примесей ацетилена. Известно несколько методов переработки природного газа, к ним относятся электрокрекинг, термический крекинг, окислительный пиролиз. Они различаются лишь способом подвода тепла в реакционную зону, в которой происходит разложение метана. При электрокрекинге необходимая высокая температура (—1600 °С) в реакционной зоне достигается в результате дугового разряда между двумя электродами, расположенными в концах реактора. [c.452]

Быстро развивающейся и привлекающей большое внимание областью приложения парофазного анализа является определение газов в изоляционных маслах. Исследования, проводившиеся в 1960—1970-х годах во многих странах с развитой электроэнергетикой, показали, что определение следов растворенных в трансформаторном масле газов может служить надежным и эффективным способом выявления и диагностики дефектов мощных трансформаторов, возникающих в процессе их работы. Такой способ надзора за состоянием силовых высоковольтных трансформаторов дает значительный экономический эффект благодаря возможности предотвращения тяжелых аварий и своевременного устранения возникающих повреждений на ранних стадиях их развития. Газы образуются в трансформаторах вследствие воздействия на изоляцию тепла и электрических разрядов. Разложение целлюлозы бумажной изоляции и электротехнического картона приводит к выделению в трансформаторное масло окислов углерода. Кроме того, при пиролизе твердой изоляции и электроизоляционных масел получаются углеводороды ряда метана и этилена, а при нагреве выше 600 °С или действии дугового разряда образуется ацетилен. Небольшие количества указанных газов медленно выделяются и при естественном старении изоляции в нормально работающих трансформаторах. Однако статистика обследования большого числа установок в разных странах показы- [c.165]

Рис. 28. Схема дугового плазмотрона / — водоохлаждаемый катод 2 —изолятор 3 — водоохлаждаемое сопло (анод) 4 — подача газа 5 — подача напыляемого материала 6 — дуговой разряд 7 — струя плазмы 5 — поток расплавленных частнц материала 9 — питание (10 кВт)

Метод основан на бомбардировке исследуемой поверхности газообразными ионами и масс-спектрометрическом анализе выбиваемых поверхностных ионов. Достоинство метода — его высокая чувствительность, применимость ко всем элементам и значительное пространственное разрешение ( 1 мкм), дости- гаемое при использовании тонко сфокусированного пучка ионов. Полученные данные обобщены Соха [106] и Кейном и Ларраби [107]. Источник ионов представляет собой двойной плазмотрон [108, 109], в котором создается сжатый магнитным полем дуговой разряд газа при давлении около 2—3 Па 0,02. мм рт. ст.) образующиеся ионы выходят через узкую диафрагму в аноде. После ускорения и дополнительной фокусировки ионы падают на образец. Выбиваемые ионы имеют значительную кинетическую энергию, и для их анализа обычно применяют масс-спектрометр с двойной фокусировкой. [c.430]

В положительном столбе дугового разряда газ находится в состоянии изотермической плазмы, при котором электроны и ионы находятся в термодинамическом равновесии. Вследствие высокой температуры, достигающей 18 000° С в центре дуги, а также большой плотности тока и возможности варьирования давления в дуговом разряде создаются весьма благоприятные условия для проведения высокотем- [c.126]

Химическая реакция двух инертных, дешевых и распространенных компонентов (СН4, N3) представляет большой интерес. В патенге So iete d Elektro himie [74] рекомендуется пропускать через дуговой разряд газ следующего состава 60% Ng, 32% Н2 и 6% СН4. При взаимодействии СН4 и N2 образ)аотся, помимо H N, ацетилен и водород, что повышает ценность этого процесса. [c.106]

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]

При низких давлениях газа (несколько миллиметров ртутного столба) и не очень малом сопротивлении внешней цеии формируется тлеюи ий разряд. Если же сопротивление внешней цепи невелико, источник тока достаточно мощный, а давление газа более высокое, то вслед за пробоем образуется дуговой разряд. Тлеющий разряд можно постепенно перевести в дуговой, увеличивая силу тока (путем уменьшения внешнего сопротивления цеии) и одновременно повышая давление. При этом можно получить различные формы тлеющего разряда. [c.239]

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]

Газ в положительном столбе тлеющего разряда, в дуговом разряде при высоких давлениях и в некоторых других формах разряда (а также в раскаленной атмосфере звезд) находится в особом состоянии (состояние плазмы). Плазма представляет собой некоторую (диную систему взаимодействующих частиц, обладающую специфическими свойствами. [c.178]

Состояние газа в дуговом разряде обычно соответствует состоянию изотермической плазмы. Благодаря высокой температуре глла и высокой электронной температуре , достигающей нескольких тысяч градусов, большой плотности тока и обычно высокому давлению в дуге преобладают химические процессы, характерные для высоких температур, в частности процессы температурного к]]екинга. [c.179]

Синтез ацетилена из метана (а также из смеси газов, содержащей метан) представляет собой один из примеров органического синтеза в электрическом разряде, осуществленного на практике в значительных масштабах и усношно конкурирующего с обычным, карбидным методом получения ацетилена. Для получения ацетиленл из метана применялись различные формы электрического разряда. Тпк как, однако, уже первые исследования показали, что и тихом разряде выход ацетилена ничтожно мал, то все дальнейшие попытки осуществления этой реакции с выходом jH , представляющим практический интерес, в основном были сосредоточены на использовании дугового разряда. (Литературу см. в [4, 41].) [c.181]

Дуговой разряд постоянного тока. Дуга постоянного тока представляет собой, стационарный газовый разряд, в котором прохождение тока обусловливается электронами и ионами. Для спектрально-аналитических целей преимущественно используют дугу низкого напряжения между угольными (графитовыми) электродами (ток 5—15 А, питающее напряжение 220 В, ток ограничивают балластным сопротивлением). Температура дугового разряда зависит от подводимой электрической мощности и от природы газа в межэлектродном промежутке. В смесях эта температура определяется наиболее легко ионизируемым элементом (например, для дуги с чисто угольными электродами Т 7700 К при потенциале ионизации 1 = 11,3 эВ, а для дуги между цезиевыми электродами Т 2900 К при , = 3,9 эВ). Вводя легко ионизирующиеся элементы в плазму дуги, можно регулировать ее температу- [c.187]

Высокочастотная индуктивно-связанная плазма обладает достоинствами пламен и высокотемпературных дуговых разрядов. Большая протяженность факела и относительно малая скорость потока газа создают условия для увеличения времени пребыва- [c.73]

На практике флуктуации потока фотонов, зависящие от параметров конкретного источника излучения, значительно превышают флуктуации, обусловленные дискретной природой света. Например, интенсивность спектра дугового разряда зависит от флуктуации скорости испарения пробы из канала угольного электрода, а ин-тенсивиость спектра пламени — от флуктуаций давления горючего газа. Как было сказано выше, каждая из флуктуаций, какими бы явлениями она ни была обусловлена, вносит свой вклад в суммарную составляющую шума. Поэтому нахождение явления, вносящего наибольший вклад в суммарную составляющую, и устранение или минимизация флуктуаций, обусловленных этим явлением, являются важной аналитической задачей. [c.80]

Применение -металлов III группы. Применение 8с, У, Ьа ограничено их дефицитностью. Однако лантан Ьа употребляется в сплавах с вольфрамом. Лантанированный вольфрам обладает малой работой выхода электрона и дуговой разряд между электродами из этого материала отличается большой стабильностью (сварка в инертных газах). [c.324]

Свойства аминопластов отличны от свойств фенолальдегидных смол. Эти полимеры полупрозрачны или прозрачны, окрашиваются в любые светлые цвета, достаточно прочны и обладают дугоустой-чивостью, т. е., выделяя много газов при разложении, гасят образующиеся электрические дуговые разряды. [c.487]

Энергию в основном от электрических источников получают электроны. Из-за большого различия их масс и масс ионов они плохо передают энергию ионам, В результате 7 злектронов Т иопов Т атомов ( э и а) ТаК, В ГаЗО-разрядных трубках Гэ составляет десятки тысяч градусов, а Та и T a — лишь одну — две тысячи. В дуговом разряде из-за большого числа частиц в единице объема столкновения происходят чаще, и Т ближе к и Га. Примерно при той же Тэ величины Г,, и Га достигают 6000 °С. Для плазмы в целом характерна электронейтральность. В то же время в малых объемах электронейтральность ие имеет места. Пространственное расположение зарядов, как п в случае электролитов, определяется ближним порядком. Как и в теории сильных электролитов, в плазме целесообразно ввести понятия радиуса ионной атмосферы (де-баевский радиус). [c.677]

В дуговом разряде одним из основных путей ионизации газа является соударение частиц, вызванное их интенсивным тепловым движением. Такая термическая и онизация. может иметь существенное значение только при очень высоких температурах в столбе дуги, где температура достигает 6000, 8000 К и более. При этих температурах пары большинства металлов в значительной степени ионизированы пары газов для существенной термической ионизации требуют более высоких температур (15 ООО К и выше). [c.181]

Дуговой разряд по длине можно подразделить на три области среднюю—столб дуги, прикатодную и прианод-ную области В столбе дуги потенциал растет линейно по направлению от одного конца к другому в приэлект-родных областях, протяженность которых весьма мала (порядка 10 = см), он изменяется скачком. Между тем-эти приэлектродные области, в первую очередь прика-тодная, образуют те потоки заряженных частиц, которые в столбе дуги ионизируют газ. Под действием бомбардирующих катод ионов он разогревается и находящиеся в нем, как во всяком металле, свободные электроны получают такие скорости теплового движения, что оказываются в состоянии преодолеть потенциальный барьер у поверхности катода и ВЫЙТИ В дуговой промежуток, где они ускоряются электрическим полем и при столкновении с нейтральными частицами ионизируют их толчком. Такая термоэлектронная эмиссия требует высокой температуры катода (более 2000 К), поэтому она возможна лишь тогда, когда катод выполнен из тугоплавкого материала. Катод из менее тугоплавкого материала интенсивно испаряется, и электроны выходят из окружающего катод раскаленного облака пара. [c.182]

Для дугового разряда при нормальном давлении важную роль играет термическая ионизация газа. С повышением температуры газа увеличивается средняя ки-нгтическая энергия его частиц и усиливается процесс ионизации. Характер зависимости степени ионизации газов от температуры показан на рис. 5.3, где приведены две кривые для степени ионизации газов с потенциалами ионизации 7,5 и 15 В. Потенциалом ионизации около 7,5 В обладают пары марганца, магния, железа и крем- [c.259]

В препаративной химии газов обычно используют так называемые тихие электрические разряды, получаемые при атмосферном давлении, и тлеющие разряды, получаемые при пониженном давлении. Дуговые разряды при получении газов применяются редко, так как их воздействие не является специфическим и в основном связано с действием возникающей в дуге высокой температуры. [c.16]

В первом десятилетии XX в. появились предтечи дуговых нагревателей газа и дуговых плазменных установок — аппараты для получения окиси азота. Азот окисляется только при высоких температурах, но лаже при 3 000—4 000° С лишь несколько процентов азота превращаются в его окись. Естественной была идея использовать электрическую дугу для подогрева воздуха, пропускаемого через разряд, В данном случае, для того чтобы облегчить теплоотдачу от дуги к воздуху, необходимо увеличить поверхность соприкосновения воздуха и разряда, либо раздувая или удлиняя дугу, либо направленным потоком воздуха, либо воздействием на дугу электромагнитным полем. Первый принцип был реализован в печах Шангера и Паулинга. В печах Шанге-ра дуга между центральным стержневым и наружным трубчатым электродом увлекалась потоком воздуха вдоль труб, достигая [c.14]

Яронскир исследователь Т.Иошида разработал новый метод получения различных фуллеренов. Как было сказано выше, их выделяли из сажи, осаждавшейся на стенках камеры при испарении графитовых электродов в дуговом разряде. Но таким способом производить кластеры в больших количествах не удается, а, кроме того, процесс невозможно контролировать. Автор предложил вводить в плазму из благородного газа с температурой от 4000 до 20000 С порошок углеродсодержащих веществ, например, угля или кокса с размерами частиц примерно 20 мкм. В плазме идет синтез фуллеренов, которые откладываются на стенках реактора. Но теперь, изменяя температуру, можно добиться преимущественного выхода нужного типа фуллеренов, а также производить их в требуемом количестве. Кроме того, добавляя в плазму компоненты, содержащие азот, фосфор или металлы, удается получать кластеры, в которых кроме углерода есть атомы других элементов. [c.117]

Некоторые авторы указывают на возможность повышения чувствительности спектрального определения бериллия при замене атмосферы воздуха, в которой сжигают пробу, на инертные газы. Так, Валли и Петти [440] наблюдали увеличение интенсивности искровых линий бериллия в атмосфере гелия дуговые линии при этом были ослаблены, но чувствительность определения повышалась из-за ослабления фона. В атмосфере Не(Аг) интенсивность линии 3130,4 А в 10 раз больше, чем в воздухе [441]. Очевидно, в атмосфере гелия и аргона усиливаются линии ионизированных атомов, требующие большой энергии возбуждения линии нейтральных атомов более интенсивны в воздухе [442]. Мочалов и Рафф [441] также подтвердили увеличение интенсивности линий ионов бериллия в аргоне (дуговой разряд) при одновременном уменьшении интенсивности линий нейтральных атомов. [c.91]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология