Генераторы плазмы

Б плазменном состоянии вещества получают в специальных устройствах — генераторах плазмы. Наиболее широко применяют электродуговые плазмотроны постоянного и переменного тока промышленной частоты. Такой генератор плазмы (рис. 4.49, а) [c.295]

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]

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]

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

В магнитных плазменных генераторах плазма движется по каналу поперек магнитного поля, что приводит к возникновению электрического тока между электродами, расположенными на стенках канала. В термоэлектронных генераторах плазма представляет собой внутреннее сопротивление цепи, включающей горячий катод и холодный анод. [c.539]

Сверхвысокочастотные плазмотроны позволяют получать неравновесную плазму при давлениях, близких к атмосферному. Напр., при давл. 0,03 МПа возможна генерация плазмы азота или гелия, в к-рой т-ра тяжелых частиц не превышает ЮОО К, тогда как энергия электронов составляет 1—3 эВ при их конц. Ю 2—10 см"з. Мощность СВЧ-плазмотронов не превышает 50—100 кВт. В кач-ве генераторов плазмы примен. также ударные трубы, мощные лазеры. [c.445]

Самые удачные конструкции современных генераторов плазмы (т. е. плазмотрон, источник электропитания, система контроля и управления) являются побочными продуктами развития космической, ядерной и военной техники. Наибольшее применение, распространение и развитие получили три вида генераторов плазмы электродуговые генераторы на переменном и постоянном токе, высокочастотные и сверхвысокочастотные (микроволновые) генераторы. Особенно мош ный импульс развитию плазмотронов, в частности электродуговых плазмотронов, дало развитие ракетной техники. Для наземной имитации полета ракеты в атмосфере было необходимо получить сверхзвуковые потоки воздуха, нагретого до высокой температуры для некоторых траекторий полета температура воздуха превышает 10000 К. Так, в 60-х годах сравнительно мош,ные электродуговые плазмотроны (до 1 МВт) с более или менее приемлемым ресурсом работы были сконструированы в Институте теплофизики СО РАН для натурных экспериментов по моделированию условий входа космических объектов в атмосферу. [c.43]

Третий класс современных генераторов плазмы — микроволновые генераторы и плазмотроны — созданы первоначально исключительно в связи с развитием средств коммуникации в военной технике. Последующее использование этой техники в микроэлектронике привело к созданию новых конструкций, перспективных для решения маломасштабных химико-металлургических проблем. [c.44]

При экспериментальных исследованиях плазменных процессов получения материалов для ядерно-энергетического комплекса, которые будут описываться в последуюш их главах, проводились ресурсные испытания электродуговых генераторов плазмы, в том числе ресурсные испытания и изучение влияния эрозии электродов на свойства получаемых материалов. Часть этих результатов, касающаяся эрозии вольфрамовых катодов и медных анодов в условиях воздушной плазмы, приведена в настоящей главе, результаты исследований устойчивости электродов в водопаровой плазме, в водороде и других газах в совокупности с технологическими испытаниями — в последующих главах. [c.80]

Большой практический интерес представляет сравнение распределения мош ности в различных элементах высокочастотного индукционного генератора плазмы, поскольку в конечном счете это распределение задает энергетическую эффективность соответствующего технологического процесса. В работе 15] такое распределение найдено для одного и того же комбинированного металлодиэлектрического плазмотрона, включаемого в индукторы трех высокочастотных генераторов, работающих на частотах 0,44 1,76 [c.121]

Плазмотрон-газоразрядное устройство для получения плазмы. В крупнотоннажных произ-вах используют в осн. электродуговые генераторы плазмы пост, или перем. тока пром. частоты (см. рис.). Их мощность достигает 10 МВт, тепловой кпд (отношение кол-ва энергии, уносимой в единицу времени газом из плазмотрона, к мощности электрич. дуги) составляет 85% при ресурсе работы порядка 250 ч. В пром. условиях в качестве пдазмообразующих газов применяют воздух, азот, водород, углекислый газ в лаб. условиях также аргон, др. инертные газы. [c.554]

Уровень и практические возможности плазменной технологии полностью зависят от ее энергетического базиса, т. е. от работоспособности генераторов технологической плазмы (источник электропитания, плазмотрон, системы контроля, управления и автоматизации). Из приведенных выше данных видно, что электродуговые генераторы плазмы по уровню электрической мощности обеспечивают создание крупномасштабных химико-технологических и металлургических процессов мощность плазменного реактора несколько десятков мегаватт, производительность — до нескольких тонн в час. Это в особенности касается процессов экстрактивной металлургии, металлургии и химико-технологических процессов получения конденсированных (дисперсных или компактных) материалов с допустимым уровнем примесей из электродов 10 -Ь 10 %. Коэффициент полезного действия выпрямителей с системой автоматического регулирования тока достигает 0,95 КПД сравнительно мощных электродуговых плазмотронов (не менее 1 МВт) — 0,93. [c.128]

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]

Процессы экстрактивной металлургии, за которыми следуют или традиционный осадительный аффинаж, или новые аффинажные процессы — экстракционный, сорбционный, дистилляционный, мало чувствительны к обычному недостатку электродуговой плазменной техники — эрозии электродов. В то же время технические возможности плазменного реакторостроения таковы, что в одном электродуговом генераторе плазмы можно сосредоточить электрическую мощность 1- 5 МВт и более (см. гл. 2). Плазменные реакторы, имеющие в своем составе 3-4 подобные плазмотрона, могут аккумулировать до 20 МВт [c.151]

Как указывалось в гл. 2, электродуговые плазмотроны мощностью выше 1 МВт снабжены трубчатыми электродами, выполненными из медных сплавов (медь, легированная цирконием, серебром, хромом и т.п.) или, в некоторых случаях, из графита. На рис. 6.18 показана принципиальная схема генератора плазмы с металлургическим плазмотроном, в котором электрическая дуга замкнута на расплав. В нее входят управляемый выпрямитель i, осциллятор й, переключатель [c.315]

В крупнотоннажных произ-вах генераторами плазмы служат обычно электродуговые плазмотроны пост, и перем. тока пром. частоты. Мощность таких аппаратов достигает 15 МВт, ресурс работы 200—300 ч, кпд 0,85. Т-ра и скорость плазменной струи распределены неравномерно по ее сечению так, при использ. плазмы многоатомных газов макс. т-ра на оси достигает 5-10 К, тогда как среднемассовая т-ра составляет (4—7)-10 К. Скорость струи на выходе плазмотрона 10—103 м/с. [c.445]

Система замкнутого водоснабжения плазмотрона (рис. 6.22) включает резервуар для хранения охлаждающей воды, насос низкого давления, фильтр, насос высокого давления, теплообменник и т.д. Применение водоснабжения высокого давления обеспечивает более эффективное охлаждение электродов. Система контроля режима охлаждения всех охлаждаемых элементов генератора плазмы обеспечивает заданный тепловой режим работы плазмотрона. [c.318]

Расчет мощности высокочастотного источника электропитания для получения потока высокочастотной индукционной (U-F)-плазмы. Высокочастотный источник электропитания при заданном расходе гексафторида урана через плазмотрон должен быть выбран с таким расчетом, чтобы электрическая мощность, доставленная в разрядную камеру плазмотрона, покрывала термодинамически минимальные затраты мощности на разложение UFe, на потери мощности за счет теплопроводности и излучения, потери мощности с потоком в аксиальном направлении. Необходимо, используя КНД преобразования переменного тока в высокочастотный и прочие энергозатраты, определить установленную мощность источника электропитания. Распределение мощности в различных элементах высокочастотного индукционного генератора плазмы определяет энергетическую эффективность соответствующего технологического процесса. Высокочастотный генератор плазмы состоит из следующих основных блоков анодного повышающего трансформатора, управляемого высоковольтного выпрямителя, генераторной лампы, системы колебательных контуров, индуктора и плазмотрона. Распределение мощности между всеми этими элементами и, дополнительно, металлической разрядной камерой в индукторе высокочастотного генератора, работающего на различных частотах, было приведено в табл. 2.6. Если принять мощность, потребляемую из электрической сети, Рпот, за 100%, то дальнейшее распределение мощности выглядит следующим образом КНД анодного трансформатора составляет 91 -Ь 98% трансформаторы с воздушным охлаждением имеют КНД 99,5% КНД высоковольтного выпрямителя на тиратронах без учета мощности, расходуемой на накал, составляет 99,5 %. Нри использовании тиристорных выпрямителей потери мощности на накал отпадают. Следовательно, общие потери мощности в этих цепях составляют 1 -Ь 9,5 % в зависимости от уровня используемой техники. Потери мощности на накал генераторной лампы составляют 2 -Ь 3,5 % в зависимости от эмиссионной способности катода. [c.527]

Генератор высокочастотной индукционной (и-Г)-плазмы со вспомогательным электродуговым плазмотроном постоянного тока, работающим на UFe. Такая концепция допускает использование двух разных плазмотронов, снабженных двумя автономными источниками электропитания, где плазмотрон на постоянном токе является вспомогательным. Концепция имеет некоторое подобие с модификацией предыдущей концепции, когда вспомогательный электрод имеет самостоятельный высокочастотный источник электропитания. Преимущество использования вспомогательного электродугового плазмотрона заключается в том, что его источник электропитания (выпрямитель) может быть расположен на удалении от высокочастотного генератора, что упрощает питание собственно высокочастотного индукционного плазмотрона. Еще одно достоинство этой концепции в том, что два различных плазмотрона компенсируют недостатки обоих генераторов плазмы и усиливают их преимущества, сообщая комбинированному генератору новое качество. [c.540]

Вольтамперные характеристики плазмотронов определяют параметры источников питания генераторов плазмы. Существует несколько зависимостей напряжения от силы тока. Возможные вольтамперные характеристики плазмотронов показаны на рис. 2. [c.13]

Установки для исследований плазмохимических процессов включают генератор плазмы, устройства для измерений физических [c.371]

В качестве генератора плазмы используется тлеющий разряд постоянного тока, высокочастотный разряд (1 4-50 МГц) с индукционным или емкостным возбуждением и разряд сверхвысокой частоты (29 ГГц) рис. 81. [c.371]

Свойства плазмы при всех указанных способах возбуждения в общих чертах одинаковы. Выбор генератора плазмы определяется конкретной задачей и практическими удобствами. [c.372]

В общем случае плазмохимический агрегат состоит из трех зон генерации низкотемпературной плазмы, плазмохимического реактора и закалочной зоны. Иногда различные стадии общего плазмохимического процесса могут совпадать и во времени, и в пространстве. Обусловлено это основной особенностью плазмохимических процессов, а именно по крайней мере один из компонентов реакционной смеси находится в состоянии плазмы. При этом плазма может быть и одним из реагентов рассматриваемой химической реакции и эффективным энергоносителем. Важно, что технологическая схема любого плазмохимического процесса должна включать в себя устройство для преобразования вещества в состоянии плазмы — генератор плазмы. [c.49]

И применяется во многих важных процессах дуговой сварке и резке металлов, дуговой плавке металлов,. лампах jiif Dnoro света, пламени газовой горелки и др. Получают ее продуванием холодного гача через г орящнй разряд в специальных генераторах плазмы — п.лаз.мотронах. [c.166]

Мощность современных генераторов плазмы - плазмотронов прп сравнительно небольших габаритах достигает 10 МВт. При этом удельная производительность газофазных илазмохимических ироцессов может составлять до 10 м /ч газа - продукта па 1 см активного объема илазмы, что значительно превышает соответствующий показатель традиционных хими-ко-технологических ироцессов. Так для ироцесса аминовой очистки на 1 см объема абсорбера расход газа составляет 0,3-0,5 м /ч. [c.450]

Интересно отметить, что последнее вещество с невысоким выходом образуется в генераторе плазмы из азота и тетрафторметана [452, 453], а также при изучении свободного радикала РгСМ, изолированного в матрице [454] [c.38]

Начало научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по применению плазменного состояния вещества для получения урановых материалов для ядерного топливного цикла в СССР следует отнести к 1962 г. Примерно в это же время низкотемпературная плазма заняла заметное место в развитии различных направлений науки и техники, в частности в металлургии, в химической технологии, в технике обработки материалов. У истоков развития этих направлений в СССР стояли проф. Л.С.Полак и академик РАН П. П. Рыкалин. Развитие прикладных работ в области плазменной технологии и металлургии активизировало разработку генераторов потоков низкотемпературной плазмы здесь основное продвижение в разработке и создании электродуговых генераторов плазмы сделано на основе работ академика РАН М. Ф. Жукова, д.т.н. О.И. Ясько развитие высокочастотных генераторов — благодаря работам школы того же Н.Н.Рыкалина и проф. С. В. Дресвина основной вклад в развитие микроволновых и высокочастотных генераторов плазмы применительно к решению химико-металлургических проблем сделан академиком РАН В. Д. Русановым. [c.17]

Лазерные плазмотроны пока не нашли применения в химикометаллургических процессах из-за сравнительно невысокой мощности и высокой стоимости, однако в ближайшее время следует ожидать их применения в некоторых плазменных химико-металлургических процессах ядерно-энергетического комплекса в комбинации с высокочастотными генераторами плазмы. Подробнее эта проблема будет рассмотрена ниже. [c.129]

Получение оксида марганца из минерала родонита. Концентрат родонита — это силикат маргаца (Мп810з), содержаш,ий 42 % марганца. Высокочастотный плазменный реактор для плазменного разложения родонита в лабораторных экспериментах [16 практически такой же, как и реактор для разложения серпентина, схематически показанный на рис. 3.6 методика исследования также аналогична. Мощность генератора плазмы составляла 30 кВт, частота [c.148]

Плазменное вскрытие ильменитового концентрата. Проведен большой комплекс лабораторных работ по плазменному вскрытию ильменитового концентрата путем селективного восстановления железа водородом, углеродом, углеводородами, аммиаком [15]. Для этого использовали элекродуговые генераторы плазмы мощностью до 60 кВт. Продукт собирали в виде спеков в реакторе и порошка с фильтров и пылеуловителей. [c.149]

При использовании цельнометаллических микроволновых плазменных реакторов, оборудованных одним или более плазмотронами (см. схему на рис. 2.48), которые работают при давлении 100—160 кПа, можно получать ядерные и прочие материалы, имеющие уровень чистоты но примесям, соответствующий чистоте сырья. Схема плазменной микроволновой установки в ядерно-безопасном исполнении для разложения смесевых нитратных растворов обогащенного но изотопу и-235, урана и плутония, урана и тория и других элементов показана па рис. 5.5. В принципе она работает по той же схеме, что и электроду-говая плазменная установка на рис. 4.20. Разница заключается лишь в способе генерации плазмы несколько микроволновых генераторов плазмы 1 генерируют потоки электромагнитной энергии (волна Я01), которые движутся через диэлектрические развязки 3 и преобразуются при входе в круглый волновод 4 в электромагнитную волну Нц. Частота генераторов 2450 МГц, прямоугольные волноводы имеют сечения 12 х 4 см, удовлетворяющие требованиям ядерной безопасности. Разряд, стабилизированный тангенциальным потоком воздуха, возникает в круглом волноводе, который после ввода сырья превращается в плазменный реактор. Поток воздуха подают в круглый волновод компрессором 6 через фильтр 5. Раствор вводят в плоскости, расположенной слегка ниже ввода прямоугольных волноводов 2 в круглый волновод, из танка 8 через коллектор 7, в котором находится несколько ультразвуковых распылителей раствора. Размер с частиц, генерируемых ультразвуковым распылителем раствора, определяется соотношением [c.259]

В качестве вспомогательного источника электропитания могут служить, как сказано выше, дополнительный контур того же высокочастотного генератора, электродуговой нлазмотрон, микроволновый генератор плазмы, лазер и т. п. Конкретные схемы реализации принципа, представленного схемой 10.21, рассмотрены ниже. При этом адаптером 3 могут служить [c.536]

Для получения оксидного ядерного топлива для реакторов РБМК-1000 и ВВЭР-1000 на металлургическом заводе была создана плазменная установка (пилотный завод) для конверсии обогащенного по изотопу и-235 гексафторида урана ( 5 %) в оксиды урана (ИзОз) и плавиковую кислоту [4]. Схема установки показана на рис. 12.1. Генератор плазмы состоит из выпрямителя 3 и электродугового плазмотрона 4, работающего на нейтральном теплоносителе — азоте. Плазмотрон 4 отделен от плазменного реактора 5 мембраной — охлаждаемым фланцем, через отверстие в котором поток азотной нлазмы входит в плазменный реактор. В верхнюю часть реактора входит поток гексафторида урана из термостатированного баллона 1, снабженного весами для [c.621]

Выполненные оценки распределения концентраций возбужденных частиц в рекомбинирующей плазме аргона (рис. 7) показывают, что концентрации N (АП4р) крайне чувствительны к распределению Те и очень сильно отличаются от равновесных. Распределение Пе и релаксация Те в струях исследовались экспериментально. Эксперименты проводились в аэродинамической установке низкой плотности, описанной в [6, 8, 10]. В качестве генератора плазмы использовался плазмотрон постоянного тока со стабилизацией дуги газовым слоем [19]. Струя истекала через [c.205]

Выбор генератора плазмы для проведения данного плазмохимического процесса определяется термодинамическими и кинетическими особенностями этого процесса. В настоящее время существуют различные генераторы низкотемпературной плазмы. С точки зрения организации промышленных многотоннажных плазмохимических процессов наиболее перспективными считаются в настоящее время электродуговые плазмотроны по-стоянкого и переменного тока промышленной частоты [6]. [c.50]

Генераторы плазмы могут быть плазменнодуговыми (электродуго-выми), высокочастотными емкостными и высокочастотными индуктивными. В качестве химических реакторов наиболее распространены Электр оду говые плазмотроны, которые по сравнению с высокочастотными имеют высокое значение к. п. д. (80%) и большой ресурс работы электродов (200—300 ч). Одним из электродов является медный стержень с закрепленным на нем тугоплавким наконечником, чаще [c.109]

Книга посвящена физике и химии процессов и принципам моделирования газовых разрядов различного типа, а также методам расчета устойчивых и оптимизированных генератор эв низкотемпературной плазмы (постоянного тока, высокочастотных и сверхвысокочастотных). Рассмотрены методы расчета стабилизированных электрических дуг с учетом переноса излучения и разрыва температур компонент плазмы, влияние нелинейных свойств плазмы на параметры стол5а дуги, турбулентная модель дуги постоянного тока, а также вопросы обобщения характеристик электрических дуг. Специальные разделы посвящены контрагированному индукционному разряду и СВЧ-генераторам плазмы. [c.2]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология