Исследование и разработка электродуговых подогревателей газа для синтеза тетрафторэтилена и разложения циркона

• Автор: Понкратов, Виталий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 130 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Получение тетрафторэтилена
1.2. Технология разложения сероводорода и
кислого газа
1.3. Технология переработки циркона
1.4. Растопка котлов и стабилизация горения пылеугольного факела на ТЭС
1.5. Классификация плазмотронов линейной схемы
1.6. Реакторы
2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДУГОВОЕО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА
3.1. Термодинамический расчет системы С - й
3.2. Рабочие параметры экспериментов
3.3. Энергетические характеристики дуги в Сйз
3.4. Тепловые характеристики дуги
ВЫВОДЫ
4. ПЛАЗМЕННАЯ ДЕКОМПОЗИЦИЯ ЦИРКОНА
4.1. Расчет времени нагрева частиц циркона
4.2. Рабочие параметры экспериментов

4.3. Результаты экспериментов
4.4. Разработка узла ввода циркона
4.5. Исследование влияния магнитного поля на
степень переработки циркона
4.6. Определение тепловых потерь в элементы плазмотрона. 97 ВЫВОДЫ
5. ЭРОЗИЯ ЭЛЕКТРОДОВ ПЛАЗМОТРОНА, РАБОТАЮЩЕГО В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ
5.1. Краткий обзор литературы по самовосетанавливаю-щимся катодам и методам снижения эрозии цилиндрических выходных электродов; постановка задачи
5.2. Эрозия анода плазмотрона в среде кислого газа
5.3. Защита анода мелкодисперсным порошком
5.4. Режимы работы катода в среде CFk
5.5. Эрозия многодуговых катодов
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Электрическая дуга - наиболее удобный, концентрированный источник тепловой энергии, используемый для нагрева различных газов до высоких температур. Это объясняется конструктивной простотой электродуговых подогревателей (плазмотронов), относительной простотой источников питания к ним, возможностью достижения больших мощностей [1].
Интерес к электродуговым генераторам низкотемпературной плазмы возник в конце 50-х годов с связи с возможностью их использования для нагрева газов при моделировании полетов летательных аппаратов с ги-перзвуковыми скоростями и изучении условий входа космических аппаратов в атмосферу Земли и других планет. Благодаря вложенным в эти исследования силам и средствам за короткий срок были созданы высокоэффективные плазмотроны. В последние годы все более широко плазмотроны применяются в химической, металлургической промышленности, для розжига и подсветки котлов ТЭС и во многих других областях промышленности, на их основе создаются новые направления в промышленных технологиях.
В конце 50-х - начале 60-х годов расширение знаний о химических реакциях в электрических разрядах и плазме привело к появлению нового научного направления - плазмохимии. Это, в свою очередь, дало толчок развитию прикладных исследований и возникновению нового направления технической химии - плазмохимической технологии, обобщающей способы и процессы производства веществ и материалов, а также их обработки, протекающие при непосредственном взаимодействии вещества и плазмы и сопровождающиеся химическими превращениями. Плазма здесь является одним из реагентов и (или) энергоносителем. В технологии используют, как правило, низкотемпературную плазму электродуговых, высокочастотных и сверхвысокочастотных разрядов.

стик дуги со средней длиной меньше самоусганавливающейся (1л < 1Лс), выше - семейство характеристик 1л > 1лс). В двух последних схемах плазмотронов длина дуги при выбранных геометрических параметрах электродуговой камеры в среднем постоянна в достаточно широком диапазоне изменения не только величины тока, но также расхода и давления газа.
Это значит, что, используя вторую и третью схемы плазмотрона, можно покрыть значительную часть плоскости Ц-І вольт-амперными характеристиками путем изменения только длины участка канала выходного электрода до уступа или длины межэлектродной вставки.
Выбор той или иной схемы плазмотрона определяется потребной температурой нагрева и степенью чистоты генерируемого газа, располагаемым источником питания, мощностью дуги и степенью эффективности преобразования тепла дуги в энергию истекающего газа, потребным ресурсом работы и др. На выбор схемы влияет также род газа и его давление, требования пространственной и временной однородности потока нагреваемого газа, технологические и габаритные требования, обуславливаемые назначением плазмотрона и т.д.
Важнейшей электрической характеристикой плазмотрона является вольт-амперная. Вид ее определяет выбор параметров источника питания дуги и электрический КПД дуговой установки. Но, несмотря на то, что теория электрической дуги в последние годы успешно развивается, дать методику точного расчета интегральных характеристик дугового разряда она еще не в состоянии, ввиду большой сложности явлений и многообразия процессов, протекающих в электрической дуге. В силу этого единственным в настоящее время методом расчета является полуэмпирический метод, основанный на экспериментальном нахождении критериальных зависимостей геометрически подобных плазмотронов. Критерии подобия какого-либо физического явления могут быть найдены двумя путями: с помощью так называемой л-теоремы теории размерностей, либо на основе анализа