Низкотемпературная плазма. Том 17 (Новосибирск, 1999) - ОГЛАВЛЕНИЕ
 Навигация
 
М.Ф.Жуков
  Электродуговые генераторы термической плазмы
М.Ф.Жуков и др. (Новосибирск: Наука, 1999. - 712 с.)
 
   Оглавление книгиИсточник

 ПРЕДИСЛОВИЕ .................................................... 5

 Глава 1
   КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЕ И ЭЛЕКТРОДУГОВОМ
   НАГРЕВЕ ГАЗА ................................................ 10
   1.1.  Возникновение электрической дуги и свойства
         дуговой плазмы ......................................... -
   1.2.  Электродуговые нагреватели газа - плазмотроны ......... 17

 Глава 2
   ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПЛАЗМОТРОНЕ   25
   2.1.  Особенности течения холодного газа в длинном
         цилиндрическом канале .................................. -
   2.2.  Особенности горения электрической дуги в длинном
         цилиндрическом канале ................................. 32
   2.3.  Скоростные и пульсационные характеристики элементов
         дуги .................................................. 43
   2.4.  Томографические исследования электрической дуги ....... 47
     2.4.1.   Краткий обзор ..................................... -
     2.4.2.   Экспериментальные исследования нестационарной
              электродуговой плазмы ............................ 50
   2.5.  Шунтирование .......................................... 73
     2.5.1.   Качественная картина .............................. -
     2.5.2.   Некоторые количественные результаты
              исследования процесса шунтирования ............... 80
     2.5.3.   Электрический разряд между телами ................ 89
   2.6.  Пульсации "радиального" участка дуги в выходном
         электроде осевого плазмотрона ......................... 94
   2.7.  Автоколебания параметров электрической дуги .......... 101
   2.8.  Аэродинамика внутреннего электрода ................... 110
   2.9.  Аэродинамика цилиндрического выходного электрода
         с внезапным расширением .............................. 121

 Глава 3
   МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДУГОВЫХ РАЗРЯДОВ ........ 140
   3.1.  Основные уравнения электродуговой плазмы ............. 141
     3.1.1.   Система МГД уравнений ........................... 143
     3.1.2.   Приближение МГД пограничного слоя ............... 147
     3.1.3.   Интегральные соотношения ........................ 148
   3.2.  Аналитические модели дуговых разрядов ................ 149
     3.2.1.   Распределения температуры в цилиндрических
              дугах ............................................ -
     3.2.2.   Динамика длинной дуги во внешних полях .......... 160
   3.3.  Влияние электромагнитных сил на формирование
         потоков плазмы в дугах ............................... 164
     3.3.1.   Численный анализ на основе уравнений
              пограничного слоя ............................... 165
     3.3.2.   Численный анализ на основе системы МГД
              уравнений ....................................... 169
   3.4.  Неравновесные процессы в плазме дугового разряда ..... 172
   3.5.  Дуга в турбулентном потоке ........................... 179
     3.5.1.   Модель турбулентности ........................... 180
     3.5.2.   Анализ результатов .............................. 183

 Глава 4
   МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЛАЗМОТРОНАХ ...... 186
   4.1.  Понятие моделирования процессов ....................... -
   4.2.  Методы получения критериев подобия ................... 187
   4.3.  Критерии подобия электродуговых процессов ............ 193
   4.4.  Физический смысл полученных критериев подобия ........ 198
   4.5.  Методика обобщения экспериментальных материалов ...... 201

 Глава 5
   ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДУГИ В РАЗНЫХ ГАЗАХ .......... 205
   5.1.  Обобщенные вольт-амперные характеристики дуги
         в разных газах ........................................ -
   5.2.  Энергетические характеристики дуги в
         плазмотронах с межэлектродными вставками ............. 224
     5.2.1.   Распределение напряженности электрического
              поля дуги в длинном цилиндрическом канале ....... 227
     5.2.2.   Зависимость напряженности электрического поля
              дуги от определяющих параметров на начальном
              и переходном участках канала .................... 232
     5.2.3.   Изменение напряжения горения дуги
              газодинамическим воздействием ................... 237
     5.2.4.   Зависимость напряженности электрического поля
              дуги от определяющих параметров на участке
              развитого турбулентного течения газа ............ 244
   5.3.  Энергетические характеристики дуги
         в пористом канале .................................... 253
   5.4.  Напряженность электрического поля дуги в водороде
         и водород-содержащих газах ........................... 269
     5.4.1.   Длины характерных участков течения газа
              в канале ........................................ 273
     5.4.2.   Напряженность электрического поля водородной
              дуги на начальном участке канала ................ 276
     5.4.3.   Напряженность электрического поля дуги
              в развитом турбулентном потоке водорода ......... 278
     5.4.4.   Электрическая дуга в смеси газов ................ 283

 Глава 6
   ТЕПЛООБМЕН В ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ КАМЕРЕ ЛИНЕЙНОГО ПЛАЗМОТРОНА ... 287
   6.1.  Интегральные тепловые характеристики плазмотронов
         с самоустанавливающейся и фиксированной уступом
         длиной дуги .......................................... 288
   6.2.  Тепловые потери в разрядной камере плазмотрона
         с межэлектродной вставкой ............................ 291
     6.2.1.   Тепловые потери в плазмотроне с газовихревой
              стабилизацией дуги .............................. 292
     6.2.2.   Характеристики дуги в осевом потоке газа ........ 295
   6.3.  Теплообмен электрической дуги в турбулентном
         потоке газа со стенками разрядной камеры ............. 299
     6.3.1.   Теплообмен на начальном участке канала ........... -
     6.3.2.   Теплообмен на участке развитого
              турбулентного течения газа ...................... 303
     6.3.3.   Эффективность газовой завесы стенок разрядной
              камеры .......................................... 305
     6.3.4.   Распределение тока и теплообмен в выходном
              электроде плазмотрона с межэлектродной вставкой   317
     6.3.5.   Тепловой КПД плазмотрона с МЭВ .................. 326
   6.4.  Электродуговой генератор низкотемпературной плазмы
         с газовихревой МЭВ ................................... 328
   6.5.  Теплообмен в комбинированном и проницаемом канале
         с интенсивным вдувом газа ............................ 333
   6.6.  Теплообмен водородной дуги со стенками
         электроразрядной камеры .............................. 349
     6.6.1.   Тепловой поток в торцевой катод ................. 350
     6.6.2.   Тепловой поток в секции межэлектродной
              вставки и пусковой электрод ...................... -
     6.6.3.   Тепловой поток в выходной электрод-анод ......... 354
   6.7.  Обобщенная тепловая характеристика паровихревого
         плазмотрона .......................................... 355

 Глава 7
   ЛИНЕЙНЫЕ ПЛАЗМОТРОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ...................... 359
   7.1.  Классификация плазмотронов линейной схемы ............ 360
   7.2.  Плазмотроны с самоустанавливающейся длиной дуги ...... 363
     7.2.1.   Однокамерные плазмотроны ......................... -
     7.2.2.   Двухкамерный плазмотрон ......................... 374
     7.2.3.   Двухкамерный плазмотрон с выносной дугой ........ 375
   7.3.  Плазмотрон с фиксированной средней длиной дуги
         уступом .............................................. 377
   7.4.  Плазмотроны с фиксированной средней длиной дуги
         межэлектродной вставкой .............................. 379
     7.4.1.   Плазмотроны для нагрева водорода и
              водородсодержащих сред .......................... 382
     7.4.2.   Унифицированный плазмотрон (ПУН-3)
              для напыления ................................... 391
   7.5.  Плазмотроны с расщепленной дугой ..................... 392
     7.5.1.   Плазмотрон с продольным расщеплением дуги
              в выходном электроде ............................ 393
     7.5.2.   Плазмотрон с делением радиального участка дуги .. 394
     7.5.3.   Плазмотрон с расщепленным входным катодным
              участком дуги ................................... 396
     7.5.4.   Плазмотрон с диффузной привязкой катодного
              участка дуги к поверхности трубчатого электрода   397
     7.5.5.   Многодуговой катод без балластных
              сопротивлений в электрической цепи .............. 398

 Глава 8
   ДВУХСТРУЙНЫЕ ПЛАЗМОТРОНЫ ................................... 403
   8.1.  Двухструйный плазмотрон с неподвижными опорными
         пятнами дуги ......................................... 405
     8.1.1.   Схема плазмотрона и его электрического питания ... -
     8.1.2.   Анодный и катодный узлы ......................... 407
     8.1.3.   Ресурсные характеристики электродов ............. 409
     8.1.4.   Тепловые и электрические характеристики ......... 410
     8.1.5.   Поле температур потока плазмы ................... 415
     8.1.6.   Электрическая структура потока плазмы ........... 419
     8.1.7.   Взаимодействие токоведущих плазменных струй ..... 424
   8.2.  Двухструйный плазмотрон со сканирующей дугой
         и неподвижными опорными пятнами дуги ................. 426
     8.2.1.   Электрические характеристики ..................... -
     8.2.2.   Взаимодействие электрической дуги
              с поверхностью твердого тела .................... 431
   8.3.  Двухструйный плазмотрон с трубчатыми электродами ..... 436
     8.3.1.   Устройство плазмотрона и электрическая схема
              его подключения .................................. -
     8.3.2.   Характеристики плазмотрона ...................... 438

 Глава 9
   ПЛАЗМОТРОНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ .......... 443
   9.1.  Однофазный плазмотрон переменного тока ............... 445
     9.1.1.   Особенности электропитания дуги переменного
              тока ............................................. -
     9.1.2.   Совместное горение сильноточной
              и высокочастотной дуг ........................... 449
     9.1.3.   Вольт-амперные характеристики дуги
              переменного тока, горящей в фазном ламинарном
              плазмотроне вихревой схемы ...................... 456
   9.2.  Трехфазные плазмотроны типа "звезда" ................. 461
     9.2.1.   Схема плазмотрона и принцип его работы ........... -
     9.2.2.   Вольт-амперные и тепловые характеристики дуги ... 464
     9.2.3.   Обобщенные рабочие характеристики плазмотронов .. 470
   9.3.  Трехфазные плазмотроны с соединением типа
         "треугольник" ........................................ 475
     9.3.1.   Плазмотроны со стержневыми электродами ........... -
     9.3.2.   Плазмотрон переменного тока с рельсовыми
              трубчатыми электродами .......................... 481
     9.3.3.   Основные физические процессы в разрядных
              камерах мощных трехфазных генераторов плазмы .... 484
     9.3.4.   Приэлектродные процессы ......................... 490
   9.4.  Высоковольтный многоэлектродный плазмотрон ........... 494

 Глава 10
   ПРИЭЛЕКТРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ПУТИ СНИЖЕНИЯ
   ЭРОЗИИ ЭЛЕКТРОДОВ .......................................... 500
   10.1. Тепловые потоки в электроды через опорные пятна дуги   504
   10.2. Форма эрозированной поверхности стержневого
         термокатода при неподвижном пятне дуги ............... 513
   10.3. Удельная эрозия вольфрамового термокатода ............ 521
   10.4. Удельная эрозия термохимических катодов .............. 524
   10.5. Структура внутренней поверхности цилиндрического
         полого вольфрамового катода .......................... 529
   10.6. Особенности структуры рабочей поверхности
         стержневого вольфрама под воздействием опорного
         пятна дуги ........................................... 531
   10.7. Обзор работ по самоустанавливающемуся катоду ......... 538
   10.8. Скорость прироста массы катода в углеродсодержащей
         среде ................................................ 546
   10.9. Эрозия медных холодных трубчатых электродов .......... 547
     10.9.1.  Зависимость удельной эрозии электрода от тока ... 548
     10.9.2.  Влияние скорости перемещения радиального
              участка дуги и осевого ее сканирования на
              удельную эрозию ................................. 551
     10.9.3.  Влияние осевой магнитной индукции на скорость
              эрозии .......................................... 555
     10.9.4.  Аэромагнитное осевое сканирование радиального
              участка дуги во внутреннем трубчатом
              электроде-катоде ................................ 557
     10.9.5.  Влияние температуры поверхности медного
              электрода на удельную эрозию .................... 562
     10.9.6.  О магнитном управлении поведением радиального
              участка дуги в плазмотроне ...................... 564
     10.9.7.  Роль кислорода в снижении ресурса электрода ..... 571
     10.9.8.  Интегральная характеристика удельной эрозии
              выходного медного трубчатого анода .............. 576
     10.9.9.  Поля температур и температурных напряжений
              в электроде плазмотрона ......................... 579
     10.9.10. Структура материала приповерхностного слоя
              трубчатого электрода ............................ 594
     10.9.11. О некоторых путях снижения скорости эрозии
              медных трубчатых электродов ..................... 598

 Глава 11
   ПЛАЗМОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ ............................. 602
   11.1. Многоструйные реакторы ................................ -
     11.1.1.  Кинематическая схема ............................. -
     11.1.2.  Тепловой КПД .................................... 608
     11.1.3.  Пульсации полного давления ...................... 610
   11.2. Гидродинамические и теплотехнические
         характеристики трехструнного реактора ................ 612
     11.2.1.  Некоторые аппаратурные схемы реакторов для
              высокотемпературного синтеза .................... 614
     11.2.2.  Реакторы на основе многоструйной камеры
              смешения ........................................ 617
     11.2.3.  Теплотехнические характеристики трехструйного
              прямоточного реактора ........................... 624
     11.2.4.  Энергетический баланс реактора .................. 628
   11.3. Совмещенный реактор постоянного тока
         с электромагнитным управлением ....................... 633
     11.3.1.  Принципиальная схема реактора ................... 634
     11.3.2.  Электромагнитный способ формирования
              восходящей ВАХ дуги ............................. 636
     11.3.3.  Влияние величины расхода газа и способа
              его ввода в реактор на ВАХ дуги ................. 641
     11.3.4.  Тепловые характеристики реактора ................ 642
     11.3.5.  Промышленный реактор мощностью 400 кВт для
              получения плавленного циркония .................. 647
   11.4. Плазмотехнологические коаксиальные реакторы .......... 650
     11.4.1.  Схема коаксиального электродугового
              плазмотрона постоянного тока .................... 651
     11.4.2.  Коаксиальный плазмотрон-реактор ................. 654
   11.5. Коаксиальный реактор переменного тока
         с электромагнитным управлением ....................... 656
   11.6. Реактор для пиролиза и переработки отходов
         химических производств на основе линейного
         плазмотрона .......................................... 662
     11.6.1.  Получение ацетилена и этилена из нефтепродуктов .. -
     11.6.2.  Переработка органических и хлорорганических
              отходов химических производств .................. 663

 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................... 668

 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................ 673


В монографии собраны сведения об экспериментальных исследованиях электродуговых нагревателей газа-плазмотронов. Приведена простая и доступная их классификация. Представлены инженерные методы обработки экспериментальных данных и обобщенные в критериальной форме электрические и тепловые характеристики дуги в плазмотронах различных схем. Большое внимание уделено вопросам повышения стойкости электродов плазмотрона, увеличению ресурса их работы. Даны характеристики и описания наиболее распространенных схем электродуговых нагревателей газа постоянного и переменного тока, используемых в промышленности, а также плазмохимических реакторов и плазмотронов-реакторов для различных высокотемпературных процессов. Книга может быть полезна специалистам в области применения генераторов термической плазмы и их экспериментального и теоретического исследования, конструкторам-разработчикам плазменного и плазмохимического оборудования, а также студентам и аспирантам.
 
 Низкотемпературная плазма, Т.17 (1999)
In the monography the authors assembled all data about experimental research of electric-arc gas heaters - plasmatorches. They offered a simple classification of plasmatorches of linear scheme. Engineering methods of treatment of experimental data are presented; also there are electric and thermal characteristics of arc in plasmatorches of different schemes generalized in criterial form. Very serious attention is paid to the problems of plasmatorch electrodes firmness, increasing of their life-time. Characteristics and descriptions of the most common schemes of electric-arc gas heaters (at the present moment they are used in industry) of direct and alternating current are given; there are also characteristics and descriptions of plasma-chemical reactors and plasmatorches-reactors for various high-temperature processes. The book may be useful for specialists in the field of thermal plasma generators usage and experimenatal and practical research; for designers of plasma and plasma-chemical equipment.

 вверхЭлектродуговые генераторы термической плазмы / Жуков М.Ф., Засыпкин И.М., Тимошевский А.Н., Михайлов Б.И., Десятков Г.А.; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т теплофизики. - Новосибирск: Наука, 1999. - 712 с. - (Низкотемпературная плазма; Т.17). - Библиогр.: 512 назв. || Шифр: В33-Н613 НО
 

Научные школы ННЦ М.Ф.Жуков | Указатель трудов | ОглавленияПодготовили Анастасия Болдырева и Сергей Канн  
 


[Начало | О библиотеке | Академгородок | Новости | Выставки | Ресурсы | Партнеры | ИнфоЛоция | Поиск | English]
В 2004-2006 гг. проект поддерживался грантом РФФИ N 04-07-90121
 
© 2004-2020 Отделение ГПНТБ СО РАН (Новосибирск)
Статистика доступов: архив | текущая статистика

Документ изменен: Wed Feb 27 14:56:30 2019. Размер: 32,839 bytes.
Посещение N 3354 с 12.04.2007