Электродинамические, излучательные и физико-химические свойства низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа

• Автор: Колмаков, Константин Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 107 с.

Глава 1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА. МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ

1.1. Принцип работы ниткочастотного индукционного разряда трансформаторного типа

1.2. Эквивалентная электрическая схема трансформаторного плазмотрона.

Согласование источника и нагрузки

1.3. Характеристики магнитопроводов

1.4. Оптимальные режимы работы трансформаторного плазмотрона

1.5. Описание установки

Измерение электрических величин. Определение радиальных температурных и концентрационных

распределений в разрядной камере

Измерение интегрального потока излучения. Определение спектральных характеристик излучения

Глава
ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НИЗКОЧАСТОТНОГО ИНДУКЦИОННОГО РАЗРЯДА ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА
2.1. Баланс энергии в индукционном низкочастотном разряде трансформаторного типа. Взаимосвязь параметров разряда
Каналовая модель "трансформаторной дуги"
2.2. Электродинамические характеристики низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа
Температурные распределения в разрядной камере
Глава
ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА НИЗКОЧАСТОТНОГО ИНДУКЦИОННОГО РАЗРЯДА ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА
3.1. Актуальность исследования
3.2. Излучательные свойства разряда в парах серы и ртути
Глава
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В НИЗКОЧАСТОТНОМ ИНДУКЦИОННОМ ПЛАЗМОТРОНЕ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА
4.1. Основные принципы плазмохимических технологий
4.2. Термическое получение озона
Физические предпосылки термического синтеза озона
Постановка экспериментального исследования термического синтеза озона. Результаты экспериментов
4.3. Синтез монооксида азота
Постановка экспериментов. Экспериментальные данные
Модель процесса ''автозакалки"N0 при вихревой стабилизации разряда
4.4 Переработка природного газа
Актуальность исследования
Получение синтез газа в смеси (СПз-СОу
Заключение

Приложение
Литература.
Одним из способов получения низкотемпературной плазмы являются индукционные разряды различных типов Их преимущество перед дуговыми разрядами заключается в том, что индукционный разряд позволяет получать чистую плазму при неограниченном ресурсе работы Высокочастотные индукционные разряды (ВЧИР) известны давно На основе ВЧИР созданы различные конструкции высокочастотных пламотронов (ВЧИ-плазмотроны). ВЧИ-плазмотрон обычно представляет собой воздушный трансформатор, в котором индуктор является первичной обмоткой, а безэлектродная ВЧИ-плазма - вторичной обмоткой Создание мощных ВЧИ-плазмотронов обычно ограничивается сложностью разработки мощных (выше мегаватта) источников питания частотой 1-НО МГц и компенсацией большой реактивной мощности. Качественно новый подход в получении безэлектродной плазмы мощностью сотни и тысячи киловатт является разработка низкочастотного индукционного плазмотрона трансформаторного типа (НИРТТ) [1 - 6], в котором использование магнитопровода позволяет работать на сравнительно низких частотах (-104 Гц). Трансформаторный плазмотрон не имеет указанные выше недостатки, свойственные ВЧИ-плазмотронам, но при его разработке требуется решать не менее сложные с инженерной точки зрения задачи (например такие, как создание магнитопроводов, работающих в килогерцовом частотном диапазоне на высоких значениях индукции магнитного поля и обладающих при этом малыми потерями мощности).
Существует большое количество работ посвященных исследованию характеристик ВИР как повышенного, так и пониженного давления. Информация же относительно низкочастотных индукционных разрядов трансформаторного типа практически отсутствует, известно лишь несколько работ, посвященных исследованию некоторых характеристик данного типа разряда. При этом данные не систематизированы и получить полную картину, описывающую свойства трансформаторного разряда, не представляется возможным.
Исследование низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа было начато в 1970 г. американским ученым Гансом Эккертом (Eckert H U .). Им был впервые экспериментально получен низкочастотный разряд (9600 Гц) низкого давления в аргоне [1 , 2]. В своей работе Эккерт предложил критерий, выполнение

Температурные распределения в разрядной камере
На рис.2.7 представлена зависимость температуры аргоновой плазмы атмосферного давления от расхода аргона для расстояния от оси разрядной камеры г/Я=0,3 при токе разряда 1=125 А Из графика видно, что с увеличением расхода аргона происходит локализация высокотемпературной области в центре разрядной камеры.
На рис.2.8 представлено температурное распределение в разрядной камере для двух расстояний от места подачи газа и разных расходов воздуха. Из графиков видно, что на температурные распределения влияют два основных фактора расход плазмообразующего газа и расстояние от места подачи газа. Расход газа приводит к локализации высокотемпературной зоны в центре разрядной камеры, причем градиент температуры с увеличением расхода становится больше. С увеличением расстояния от места ввода газа происходит сглаживание температурного профиля.
Выводы
В результате экспериментов по исследованию электродинамических и энергетических характеристик было подтверждено, что трансформаторный разряд по своим характеристикам аналогичен положительному столбу дуги переменного тока в
, , 4.44 В й/Б
эффективном поле Еэфф * —- .
Показано, что без применения вихревой стабилизации разряда при давлениях в разрядной камере от 104 Па начинает развиваться токово-конвективная неустойчивость разряда, приводящая к сильным флуктуациям напряжения, что приводит к "погасанию" разряда. В случае применения вихревого течения газа в разрядной камере описанные неустойчивости практически не развиваются, что позволяет получать устойчивый разряд при давлениях выше атмосферного.