Разработка и исследование высокочастотной плазменной установки для обработки тугоплавких дисперсных материалов

• Автор: Зверев, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 239 с. : ил

Оглавление
Введение
1. Обзор оборудования высокочастотных плазменных установок для обработки мелких дисперсных порошков

1.1. Плазменные установки и плазмотроны

1.2. Порошковые питатели

1.3. Источники питания

1.4. Промышленные ВЧИ плазменные установки

1.5. Варианты высокочастотных индукционных плазменных установок для получения сфероидизированных порошков различных материалов
1.5.1. Высокочастотная плазменная установка для получения дисперсного плавленного кварца (горизонтальная плазменная струя)
1.5.2. Высокочастотная плазменная установка для получения плавленных дисперсных порошков электротехнического периклаза (вертикальная плазменная струя)
1.5.3. ВЧИ-установка для получения плавленных сфероидных ультрадисперсных порошков диоксида кремния
2. Описание экспериментальных плазменных установок и проведенных экспериментов
2.1. Применение высокочастотной индукционной плазмы
2.2. Особенности технологического процесса сфероидизации порошкового материала
2.3. Описание экспериментальных установок для обработки дисперсных материалов в ВЧИ-плазмотроне
3. Расчет параметров ВЧИ-плазмы
3.1. Система уравнений, описывающих поведение плазмы
3.1.1. Электромагнитные уравнения
3.1.2. Уравнение баланса энергии
3.1.3. Уравнение неразрывности
3.1.4. Уравнение движения

3.2. Граничные условия
3.3. Основные положения метода контрольного объема
3.4. Расчетная сетка
3.5. Дискретные аналоги уравнений, описывающих поведение плазмы
3.6. Алгоритм решения
3.7. Исходные данные для расчета. Результаты расчета
4. Расчет динамики движения и нагревания мелкодисперсных тугоплавких частиц в плазменной струе
4.1. Методика расчета движения частицы в плазме
4.2. Методика расчета нагревания частицы в плазме
4.2.1. Стадии нагрева частицы в плазме и механизмы передачи энергии
4.2.2. Физические процессы, связанные с потерями массы
4.3. Результаты расчета движения и нагревания частицы дисперсного материала в плазменной струе
4.4. Плазменная струя, загруженная большим количеством мелкодисперсных частиц
5. Анализ критериальных формул теплообмена сферических тел в высокотемпературных и плазменных потоках
6. Экспериментальная часть
6.1. Определение скорости движения мелкодисперсных тугоплавких частиц в факеле плазменной струи
6.2. Исследование энергетических характеристик плазменных установок
6.3. Измерение температуры плазмы
6.4. Определение максимальной степени загрузки плазмы мелкодисперсными частицами
Заключение
Список литературы

Введение
В последние годы плазменные процессы получают все более широкое применение в различных отраслях промышленности. К ним предъявляются определенные требования, направленные на повышение эффективности производства, постоянное совершенствование и обновление на основе последних достижений науки и техники.
Все большее значение начинают приобретать технологические процессы и установки, основанные на применении низкотемпературной плазмы. Необычайно широкие возможности практического применения низкотемпературной плазмы в технологических процессах объясняются ее свойствами как теплоносителя с высокой концентрацией энергии. С помощью низкотемпературной плазмы сейчас успешно решаются такие технологические задачи как резка металлов, напыление жаростойких покрытий, наплавка, сфероидизация различных мелкодисперсных порошковых материалов, специальная термическая обработка поверхности строительных материалов. Таким образом, в настоящее время определился ряд направлений использования низкотемпературной плазмы в технике.
Для получения низкотемпературной плазмы используют различные виды электрических разрядов: дуговой, высокочастотный индукционный (ВЧИ), высокочастотный емкостной (ВЧЕ), сверхвысокочастотный (СВЧ). Наиболее исследованными и широко распространенными в промышленности в настоящее время являются дуговые и ВЧ-плазмотроны [1-5].
Дуговые плазмотроны не во всех случаях обеспечивают необходимые параметры плазмы для ведения технологического процесса, а также имеют серьезный недостаток, связанный с загрязнением плазменной струи материалом электродов при их эрозии, и ограниченный ресурс непрерывной работы. В этих случаях целесообразно использовать ВЧИ-плазмотроны, которые по ряду технологических характеристик обладают лучшими показателями по сравнению с дуговыми.

Таблица
Технические характеристики высокочастотных плазменных установок для отделки строительных изделий
«Плазма 600»
Рабочее положение изделий вертикальное
Плазмообразующий газ воздух
Размер оплавляемой поверхности, м 1x
Частота, МГц 5,
Потребляемая мощность, кВА
Производительность, м2/ч
Масса, т
«Плазма 602»
Рабочее положение изделий вертикальное
Плазмообразующий газ воздух
Размер оплавляемой поверхности, м 3x
Частота, МГц 1,
Потребляемая мощность, кВА
Производительность, м2/ч
Масса, т
«Плазма 603»
Рабочее положение изделий горизонтальное
Плазмообразующий газ воздух
Размер оплавляемой поверхности, м 1x
Частота, МГц 5,
Потребляемая мощность, кВА
Производительность, м2/ч
Масса, т