Расход плазменной струе

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]

Плазменная струя поступала из плазмотрона в реактор, где в нее вводились реагенты. Энергетические потери в реакторе определялись по расходу охлаждающей его воды и показаниям термометров, установленных на входе и выходе воды из реактора. Отходящие газы далее поступали в теплообменник, где охлаждались до комнатной температуры. [c.122]

В опытах с метано-кислородными смесями расходы метана варьировались в пределах 5—15 л мин, кислорода 2—15 л мин, аргона 10—15 л мин. Мощность в дуге плазмотрона не превышала 3 кет, полезная мощность в плазменной струе составляла 0,25—1 кет. [c.122]

Рис. 5. Зависимость выхода формальдегида от содержания кислорода в реакционной смеси при различных расстояниях Аг между местами ввода реагентов в плазменную струю (среднемассовая температура аргона 3300° К расход метана 0,6 м час)

На рис. 6, а представлены результаты опытов по окислению метана кислородом воздуха в реакторе с последовательным вводом в плазменную струю воздуха и метана. На этом рисунке показаны графики зависимости выхода формальдегида от температуры проведения реакции при различных соотношениях воздуха и метана в реакционной смеси. Прежде всего необходимо отметить, что применение воздуха вместо чистого кислорода увеличило выходы альде гида в 3—4 раза (при тех же соотношениях метана и кислорода). Сплошные кривые на этом рисунке соответствуют режимам работы с охлаждением отходящих газов в теплообменнике, пунктирные — с применением закалки холодным азотом, расход которого равнялся общему расходу отходящих газов. Скорость закалки составляла в этом случае, по оценке,- -5-10 грас>/сек. Из приведенных на рис. 6, а графиков видно, что применение такой закалки способст- [c.126]

Рис. 11. Зависимость концентрации окислов азота (/), процента прореагировавшего азота (2) и температуры смеси (3) от отношения расхода кислорода к расходу азота в плазменной струе (температура 6250- К)

При производстве окиси азота в плазменных струях из воздуха основной расход — электроэнергия. Стоимость электроэнергии принимаем 0,3 коп. за 1 квт-ч. Поэтому первое требование к любому новому методу фиксации атмосферного азота, конкурирующему [c.151]

Интересная конструкция горелки с малым расходом жидкости (0,1—0,3 лл/жмн) была предложена в свое время в работе [1204]. Здесь плазменная струя перпендикулярна оси горизонтального дугового разряда и выдувается через радиальное отверстие в середине дуговой камеры с помощью тангенциального потока воздуха или азота. [c.167]

Расход бензина в ацетилен и этилен в 1,6 раза меньше при пиролизе бензина в плазменной струе за счет высокой степени превращения бензина в га- зообразные продукты. [c.372]

В экспериментах по исследованию процесса смешения плазменной струи с холодным газом, в качестве которого использовали Аг, последний подавали в реактор под углом 45" к оси потока через шесть отверстий диаметром 0,8-10 м. Для этой цели на срезе сопла плазмотрона непосредственно перед реактором устанавливали водоохлаждаемую головку (см. рис. 1). Расход Аг в различных режимах составлял 0,15 и 0,075 г/с, при этом скорость ввода холодных струй в плазму равна соответственно 30 и 15 м/с. Расход плазмообразующего газа в обоих режимах поддерживали постоянным. [c.125]

На рис. 37 приведена схема реактора для пиролиза метана в струе аргоновой или водородной плазмы Плазмотрон состоит из вольфрамового катода и охлаждаемого водой медного анода. Г аз-теплоноситель — аргон или водород — проходит через каналы в дуговую, камеру между катодом и анодом, в которой горит дуга. Аргон ИЛИ водород нагреваются до температуры 4000—4500 °С и истекают в виде плазменной струи через сопло в аноде. Температура газа зависит от электрического режима плазмотрона и расхода газа-теплоносителя. Метан подается в реактор 2 в плазменную струю. Время пребывания его в зоне реакции 10 —10 с. Закалка газа пиролиза осуществляется в камере 3 вспрыском воды перпендикулярно газовому потоку. Отделение газообразных продуктов реакции от воды, введенной для закалки, осуществляется в газоотделительной камере 4. [c.72]

Пиролиз в плазменной струе пока не вышел за рамки лабораторных и пилотных установок. Однако этот процесс представляется перспективным вследствие очень высокого выхода ацетилена и сравнительно небольшого расхода электроэнергии. [c.73]

Для выяснения влияния различных факторов на процесс поглощения расплавом азота из плазменной струи, были исследованы зависимости содержания азота от времени продувки, силы тока дуги и расхода плазмообразующего газа. [c.68]

Средние параметры плазменной струи poi, T o рассчитывались no экспериментальным данным (расходу азота, мощности плазмотрона, теплового КПД) с учетом сжимаемости газа. [c.182]

Помимо плазменной струи водорода для пиролиза углеводородов (низкооктанового бензина) была использована плазменная струя водяного пара. Идея состояла в использовании конденсирующегося % после реакции теплоносителя и достижении, таким образом, более высоких концентраций продуктов. Действительно, суммарная концентрация ацетилена и этилена в газе пиролиза достигала в этом случае 40 об. %, но расход энергии несколько увеличился— до 6—7 квт-ч/м . Одновременно появились новые побочные продукты реакции окись и двуокись углерода. Поэтому в случае пароводяной плазмы, хотя фактически концентрации продуктов выше, чем при водородной, выходы на исходное сырье меньше. [c.201]

Вторая группа работ по получению H N в плазменной струе проводится Фрименом с сотр. [24—261 в лабораториях фирмы Америкен цианамид . В этих исследованиях плазменная струя азота, образованная в электродном плазматроне постоянного тока мощностью 24 кет, перемешивалась с метаном. В тщательно выполненных сериях экспериментов Фримен [25] изучил образование H N в зависимости от энтальпии азота, соотношения между СН и Ng и расхода газа. Анализ результатов этих экспериментов позволяет сделать следующие выводы [c.131]

Р и с. IX.10. Изотермы в плазменной струе азота. Расход газа 30 л/жин (1,34 моль/мин), вкладываемая в плазму мощность 15 кет, диаметр сопла 6,4 мм [c.199]

В случае проведения плазмохимических реакций с использованием в качестве реагентов конденсированных веществ наблюдается сильное взаимное влияние факторов, связанных с протеканием химических процессов и процессов тепло-и массообмена. В работе [92] предложена математическая модель, описывающая поведение частиц, введенных в плазменную струю при этом были сделаны следующие основные допущения порошок по сечению канала анодного сопла распределен равномерно, температура и скорость газа по сечению канала распределены равномерно, частицы порошка и.меют сферическую форму, температура по сечению частиц постоянна. Для получения более общих представлений о поведении конденсированных частиц в плазменной струе были рассмотрены некоторые системы газ — материал, которые представляют крайние случаи сочетания теплофизических свойств аргон—вольфрам, водород—трехокись вольфрама. Результаты расчетов позволили исследовать динамику изменения температур частиц и газа, их скоростей, коэффициента теплоотдачи, размеров частиц и степени их испарения в зависимости от начальной температуры струи, размеров и расходов порошка, теплофизических свойств плазмообразующего газа и реагента. Было показано, что на степень перехода в газовую фазу в каждой рассматриваемой системе газ — материал сильно влияет начальная температура потока плазмы и размер частиц. [c.235]

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]

Авторами были проведены эксперименты с таигепциальпой иодачей сероводорода в реактор, ио оси которого подавалась азотная плазменная струя. Диаметр реактора составлял 50 мм, длина 180 мм, расход сероводорода 4,2 м /ч, азота 1,4 м /ч, тангенциальная скорость сероводорода на входе в реактор 300 м/с. Реактор заканчивался закалочным устройством -водоохлаждаемой шайбой. [c.473]

Ранее нами было показано [1], что при испарении графита и конденсэ ции углеродного пара в объеме образуются сферические частицы сажи с характерной внутренней структурой. Описанные опыты проводились в струе аргона с сильной турбулентностью, поэтому концентрацию паров углеро-да в этом случае мояшо считать одинаковой по всему реакционному объему. Однако из-за большого расхода аргона на образование плазменной струи объем системы, в котором происходила конденсация, был значительным. [c.189]

Рис. 4. Зависимость выхода формальдегида от процентного содержания кислорода в реакционной смеси. Расход метана 0,72 м 1час среднемассовые температуры аргоновой плазменной струи

Исходя из этого, было решено продолжать исследование, повысив давление в реакторе до 10 ата. Для этого была создана новая установка (рис. 8), способная работать при давлении до 20 ата. Чертеж модифицированного плазмотрона приведен на рис. 9. Расходы газов регулируются кранами /, 2 и 5, измерение расходов осуществляется образцовыми манометрами 4, 5 и 6, установленными перед критическими калиброванными соплами. Как и в прежней установке, в плазмотроне 7 нагревался только азот, воздух же (с необходимыми для проведения процесса характеристиками) получался после смешивания плазменной струи азота с кислородом или азотно-кислородной смесью. Необходимое давление в реакторе обеспечивалось либо подбором сечения выходного отверстия из реактора 8, либо регулировкой крана 9, установленного на вы- Вода с ходе змеевика. Закалка произ-водилась двумя способами в ох. лаждаемой медной трубке змеевика (d = 8 мм) и смешиванием горячих нитрозных газов с холодным Т = 293°К) азотом. [c.165]

На рис. 7 представлены распределения температуры по радиусу для различных сечений струи аргоновой плазмы на основе этих распределений были построены изотермы аргоновой плазменной струи, показанные на рис. 8. На рис. 9 показаны зависимости температуры по оси струи на срезе сопла и среднемассовой температуры аргона от удельной энергии плазменной струи (т. е. мощности, отдаваемой дугой плазмотрона газу, деленной на расход аргона). Рис. 10 показывает зависимость температуры на оси струи от расстояния 2 от среза сопла. Градиент температуры в указанном на рисунке диапазоне значений г составляет — 400 град мм. Как можно зак" лючить из вида радиальных распределений, градиенты температуры по радиусу струи достигают 3000 граЫмм и более. [c.205]

Исследование проводилось иа установке, включающей плазмотрон, представленный на рис. 2, который использовался для генерирования потока плазмы. Питание ллазмотрона осуществлялось постоянным током при напряжении 425 В. Плазмообразующий агент (воздух) подавался в плазмотрон через штуцер 5. В завихрителс плазмотрона возникал вихревой ноток, который проходил в кольцевом зазоре, образованном катодом I и медным анодом 2, где создавалась электрическая дуга. Проходя через дугу, воздух нагревался до среднемассовой температуры 3500—3700 К и вытекал в виде плазменной струи. При расходе воздуха через плазмотрон 14—20 л/мин и давлении в зоне реактора 0,11—0,115 МПа параметры дуги составляли 11 — 190—220 В, / = 6,8—7,2 А. Таким образом, мощность плазмотрона составляла около 1,3 кВт при максимальном коэффидиенте его полезного действия 0,90—0,95. Катод и анод охлаждались водой, подводимой через штуцера 7 и 8. Поток паров этилбензола и воды вводился в зону реакции через штуцер 6. [c.69]

Были предложены новые конструкции плазменной струи [12—14]. С этими устройствами предел обнаружения некоторых элементов (Са, Сг, Ре, N1 и др.) оказался ниже 10 7о. Конструкция плазменной струи, предложенная Вексернисом (рис. 3.54) и работающая при контролируемой силе тока в интервале 15— 75 А, с расходом инертного газа 5—10 л/ч и охлаждающей воды около 50 л/ч, позволяет создать плазму, устойчивую в пространстве и во времени. Камера для тангенциальной подачи раствора, смонтированная над катодной трубкой, легко очищается и может работать как в горячем (графит), так и в холодном (металл, охлаждаемый водой) вариантах, которые полностью [c.174]

Несмотря на широкое распространение метода, получения азотной кислоты окислением аммиака, продолжается изучение возможности синтеза N0 непосредственно из воздуха. Отмечено, что в энергетических установках, в которых в качестве топлива применяется природный газ, сжигаемый при высокой температуре, в продуктах горения присутствует N0. Если создать специальные условия для сжигания газа при высокой температуре (порядка 2200° С) н быстрого их охлаждения, то можно получить газы, содержащие 2% N0. Такие газы после обогащения с помощью силикагеля могут быть использованы для получения аэртной кислоты. В Висконсинском университете США разработан термический способ, по которому на получение 1 т азота в азотной кислоте расходуется только 5000 кет ч энергии вместо 50 ООО кет ч по электродуговому способу. Продолжаются исследования также и по окислению атмосферного азота в плазменной струе. [c.148]

В последние годы проведены исследования по изысканию возможности получения ацетилена в плазменных струях. Первые опыты показали принципиальную возможность достижения 80%-ного превращения метана в ацетилен. Однарю этот метод отличается высокими удельными расходами энергии на единицу получаемого продукта. [c.175]

На основе исследований Л. С. Полак и В. С. Щипачева оптимальное давление в процессе синтеза N0 равно 20—30 ат, температура 3100—3700 К. Расход энергии на получение 5%-ной N0 в плазменной струе при 3100 К и 10 кгс/см достаточно велик, он соста- [c.344]

Однако вследствие необходимости нагревания всего газа до температуры синтеза N0 расход электроэнергии в старых электро-дуговых установках составлял примерно 70 тыс. кег-ч/г N0. По данным Л. С. Полак и В. С. Щипачева, расход энергии на получение окиси азота 5 /о-ной концентрации в плазменной струе при 3100° К и 10 атм составит около 14 тыс. квт-ч1т N0. [c.29]

Питание дуги осуществляется переменным трехфазным током. По данным авторов на 100 г перерабатываемого бензина получается 35 г С2Н2 и 25 г этилена. Кроме того, получается 12,1 г СН4. Оставшиеся 29,8 г представляют собой фракции этана и высших углеводородов, которые используются для повторного пиролиза. При рецикле выход ацетилена с этиленом составляет 75% вес. в пересчете на исходный бензин. Расход электроэнергии составлял 4,5—5,5 кет ч на 1 кг ацетилена и этилена. Техникоэкономические показатели по крекингу легкого бензина приведены в табл. 31. Работы по пиролизу углеводородов и их смесей в плазменной струе проводились в ИНХС АН СССР [14]. При пиролизе низкооктанового бензина в водородной плазме в газообразные продукты превращается 80—90% сырья. Из 1 кг бензина выход этилена достигал 20% вес., С2Й2 — 30%, пропилена — 20%, энергозатраты составляли 3,2—3,5 кет ч на 1 кг смеси ацетилена и олефинов. [c.135]

Более высокую степень переработки углерода в дициан удалось получить в плазмотроне с расходуемым графитовым катодом [125]. В указанном плазмотроне катод выполнен из простого или пиролитического графита. По мере выгорания катод перемещается таким образом, что напряжение на дуге остается постоянным. Энергия, выделяющаяся в катодном пятне, частично используется для испарения графита, но большая часть графита уносится газовым потоком. Дальнейшее испарение частиц происходит непосредственно в плазменной струе. При токе, равном 400 а, расход графита составлял 1500 г1мин. Регулируя ток дуги, можно подавать в плазму различное количество углерода. [c.142]

Целью работы явилось изучение степени разложения кар боиатов щелочноземельных металло в в дуговой плазменной струе. Процесс разложения карбонатов имеет большое практическое значение в технологии изготовления оксидных катодов электровакуумных приборов. Принципиальная возможность использования плазменной струи для нанесения эмиссионных покрытий катодов показана ранее , однако для использования этого метода в технике необходимо детальное изучение и решение таких противоречивых задач, как снил< ение мощности плазменной струи и повышение степени разложения карбонатов. При снижении мощности плазменной струи устраняются перегрев и окисление керна катода, уменьшается эрозия электродов. Повышение степени разложения карбонатов необходимо для увеличения плотности эмиссионного слоя и уменьшения газоотделения катода. Возможными путями решения поставленной задачи являются выбор и отработка оптимальной конструкции плазмотрона, обследование технологических режимов работы плазмотрона по расходу плазмообразующих газов, расходу карбонатов, мощности плазменной струи и т. д. В работе использовались плазмотроны двух конструкций с различными схемами подачи порошка в плазменную струю. На рис. 1 представлена схема головки плазмотрона. В качестве исходного материала использовался тройной мелкозернистый карбонат (Ва, 8т, Со) СОз с размером частиц 1—3 мк и соотношением компонент 50 45 5 в весовых процентах. В качестве плазмообразующего газа использовалась смесь аргона с гелием в различных соотношениях 1 10 1 5 1 3 1 2 соответственно. Запуск плазмотрона осуществлялся на аргоне, а затем [c.265]

На рис. 2 приведена зависимость степени разложения карбонатов для двух схем подачи материала в плазменную струю. Зависимости получены при постоянных расходах плазмообразующего газа (около 100 л1мин) и раостояииях от сопла до подложки (35—40 мм). Соот-нощение аргона и гелия составляло 1 4 и осталось оптимальным в соответствии с проведенной нами работой. Схема подачи материала в полый катод нам кажется предпочтительной, так как материал подается в центральную, наиболее горячую зону плазменной струи, увеличивается время пребывания частиц в плазменной струе, следовательно, и степень разложения и проплавления карбонатов. Кроме того, в этой конструкции (см. рис. 1,а) благодаря подаче плазмообразующего газа между внутренними стенками электрода 1 и медной [c.267]

Условия течения газа. Изменения расхода газового потока и вводимой в дугу мощности дают возможность реализовать условия как дозвукового, так и сверхзвукового истечения газа из сопла. Далее, истекающая струя может быть как ламинарной, так и турбулентной. Флуктуации в плазменной струе отмечали Уитон и Дин [361, Дин и Ранстадгтео [371, Фриман и Ли [381, Пфендер и Кремерс [391 и Джордан и Кинг [401. По-видимому, изменения светимости плазмы и удельной энтальпии, происходящие в азоте (с частотой от 5 до [c.198]

В промышленный пла шатрон [51), подключенный к источнику питания мощностью 35 кзт, подавался осушенный азот, расход которого соста .лял 45 л мин. Стабильная дуга постоянного тока горела в кольцевом за -<оре, отделявшем остроконечный стержневой вольфрамовый катод от медного анодного сопла. Внутренний диаметр сопла составлял 8 мм. На расстоянии 3,2 мм от среза сопла по направлению потока газа расположены четыре периферийных отперстия диаметром 1,07 мм для подачи газообразного реагента нормально к основному потоку. Через эти отверстия подавались осушенные газообразные фториды. Плазменная струя вводилась в прикрепленный к плазматрону водоохлаждаемый цилиндрический реактор ибьемом около см , который был герметизирован для предотвращения попадания в него воздуха. Расход газа и геометрия сопла были выбраны таким образом, чтобы обеспечить турбулентное [c.204]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология