Монография. — Красноярск: СФУ, 2011. — 587 с.
Приведены результаты экспериментальных и теоретических
исследований, расчеты, опыт конструирования и эксплуатации
вакуумных плазменных электропечей, предназначенных для переплава и
восстановления металлов, сфероидизации и получения чешуйчатых
порошков, высокоионизированных потоков плазмы и паров различных
веществ. Рассмотрены принципы работы вакуумных плазмотронов с
горячими полыми катодами, их конструктивные решения, даны
рекомендации по расчету плазмотронов, системы их газоснабжения и
электропитания. Представлены результаты промышленной реализации
вакуумных плазменных электропечей и установок.
Книга предназначена для инженерно-технических работников, занятых созданием и эксплуатацией плазменных электропечей и систем их питания, преподавателей, студентов, магистрантов и аспирантов различных специальностей. Предисловие.
Введение
Общая характеристика процессов в вакуумных плазменных электропечах
Газовые разряды в постоянном электрическом поле.
Рабочее давление в вакуумных плазменных электропечах.
Режимы течения газа в вакуумных электропечах.
Физические основы вакуумных газовых разрядов
Основные параметры плазмы.
Экранирование зарядов в плазме.
Равновесная и неравновесная плазма.
Процессы в полностью ионизированной плазме.
Конструкции плазмотронов вакуумных плазменных электропечей
Вакуумные плазмотроны с полыми катодами.
Классификация вакуумных плазмотронов с горячим полым катодом.
Газовые разряды постоянного тока в плазмотронах с полыми катодами
Постановка задачи.
Вакуумный разряд с полым катодом в диапазоне режимов тлеющего разряда.
Вакуумный разряд с полым катодом в диапазоне режимов дуговых разрядов.
Обобщенные характеристики вакуумных разрядов с полыми катодами.
Электрические цепи с вакуумными разрядами.
Газодинамическая теория пусковых и рабочих режимов проточного полого катода вакуумного плазмотрона
Постановка задачи.
Газодинамические процессы в газоподводящей трубке.
Газодинамические процессы в полости цилиндрического катода.
Газодинамические процессы в столбе разряда.
Электродинамические процессы в разряде с полым катодом
Постановка задачи.
Взаимодействие плазмы с электромагнитным полем газового разряда.
Магнитогазодинамические потоки плазмы в полости катодов.
Энергетическое взаимодействие плазмы с поверхностью полого катода.
Экспериментальные исследования параметров плазмы в полости катода и столбе разряда.
Электрическое поле в полости катода.
Анодная область. Баланс энергии на аноде.
Модель течения плазмы в полости катодов вакуумных плазмотронов.
Теплофизические процессы в полых катодах вакуумных плазмотронов
Формирование плазмы внутри полости катода.
Постановка задачи экспериментальных исследований.
Математическая модель тепловых процессов в полом катоде.
Экспериментальное исследование процессов энергообмена и тепловых полей в полых катодах.
Температурное поле на внутренней поверхности полого катода.
Тепловой критерий диффузного взаимодействия плазмы с поверхностью катода.
Параметры зоны взаимодействия плазмы с поверхностью катода.
Влияние эмиссионных процессов, свойств материала, толщины стенки катода и расхода газа на температурное поле катода.
Электроперенос и теплообмен на внутренней поверхности полого катода.
Сопряженные параметры квазинейтральной плазмы и переходного слоя прикатодной области разряд.
Взаимодействие неравновесной плазмы с порошковым материалом
Особенности обработки порошковых материалов в столбе вакуумного разряда с полым катодом.
Постановка задачи математического моделирования нагрева порошка в неравновесной плазме. Нагрев порошковых материалов в сильноточных вакуумных разрядах.
Математическая модель взаимодействия плазмы со сферическим телом.
Нагрев частицы порошка в неравновесной плазме.
Энергетический баланс нагрева мелкодисперсного порошка.
Энергетические и эксплуатационные характеристики вакуумных плазменных электропечей
Вакуумные плазмотроны с полыми катодами для нагрева порошковых материалов.
Ток утечки и параметры устройств для создания стабилизирующего магнитного поля.
Интенсивность нагрева и коэффициент сосредоточенности выделения энергии на аноде при выплавке слитков в кристаллизаторе.
Удельная мощность нагрева расплава в кристаллизаторе.
Энергетический баланс вакуумной плазменной электропечи при обработке порошковых материалов с получением агломерата.
Конструктивные особенности вакуумных плазменных печей для рафинирования и деформации порошков.
Движение порошка в технологической трубке совместно с газом.
Движение частицы порошка при выходе из технологической трубки в столб разряда.
Влияние испарительных процессов на параметры плазменных потоков в столбе разряда.
Электромагнитное взаимодействие порошка с внешним магнитным полем.
Электромагнитное взаимодействие частиц порошка с магнитным полем столба разряда.
Специальные режимы работы вакуумных плазмотронов.
Технология получения рафинированных и деформированных порошков.
Экспериментальное изучение движения дисперсной фазы в потоке плазмы.
Нагрев дисперсных материалов в плазменном потоке столба разряда для оплавления и деформации частиц порошка.
Конструкции и электротехнологии вакуумных плазменных печей
Особенности нагрева и переплава металлов в вакуумных плазменных печах.
Вакуумные плазменные печи для выплавки слитков.
Вакуумные плазменные печи для получения порошков различных металлов.
Специальные области использования вакуумных плазменных электропечей.
Заключение
Библиографический список
Книга предназначена для инженерно-технических работников, занятых созданием и эксплуатацией плазменных электропечей и систем их питания, преподавателей, студентов, магистрантов и аспирантов различных специальностей. Предисловие.
Введение
Общая характеристика процессов в вакуумных плазменных электропечах
Газовые разряды в постоянном электрическом поле.
Рабочее давление в вакуумных плазменных электропечах.
Режимы течения газа в вакуумных электропечах.
Физические основы вакуумных газовых разрядов
Основные параметры плазмы.
Экранирование зарядов в плазме.
Равновесная и неравновесная плазма.
Процессы в полностью ионизированной плазме.
Конструкции плазмотронов вакуумных плазменных электропечей
Вакуумные плазмотроны с полыми катодами.
Классификация вакуумных плазмотронов с горячим полым катодом.
Газовые разряды постоянного тока в плазмотронах с полыми катодами
Постановка задачи.
Вакуумный разряд с полым катодом в диапазоне режимов тлеющего разряда.
Вакуумный разряд с полым катодом в диапазоне режимов дуговых разрядов.
Обобщенные характеристики вакуумных разрядов с полыми катодами.
Электрические цепи с вакуумными разрядами.
Газодинамическая теория пусковых и рабочих режимов проточного полого катода вакуумного плазмотрона
Постановка задачи.
Газодинамические процессы в газоподводящей трубке.
Газодинамические процессы в полости цилиндрического катода.
Газодинамические процессы в столбе разряда.
Электродинамические процессы в разряде с полым катодом
Постановка задачи.
Взаимодействие плазмы с электромагнитным полем газового разряда.
Магнитогазодинамические потоки плазмы в полости катодов.
Энергетическое взаимодействие плазмы с поверхностью полого катода.
Экспериментальные исследования параметров плазмы в полости катода и столбе разряда.
Электрическое поле в полости катода.
Анодная область. Баланс энергии на аноде.
Модель течения плазмы в полости катодов вакуумных плазмотронов.
Теплофизические процессы в полых катодах вакуумных плазмотронов
Формирование плазмы внутри полости катода.
Постановка задачи экспериментальных исследований.
Математическая модель тепловых процессов в полом катоде.
Экспериментальное исследование процессов энергообмена и тепловых полей в полых катодах.
Температурное поле на внутренней поверхности полого катода.
Тепловой критерий диффузного взаимодействия плазмы с поверхностью катода.
Параметры зоны взаимодействия плазмы с поверхностью катода.
Влияние эмиссионных процессов, свойств материала, толщины стенки катода и расхода газа на температурное поле катода.
Электроперенос и теплообмен на внутренней поверхности полого катода.
Сопряженные параметры квазинейтральной плазмы и переходного слоя прикатодной области разряд.
Взаимодействие неравновесной плазмы с порошковым материалом
Особенности обработки порошковых материалов в столбе вакуумного разряда с полым катодом.
Постановка задачи математического моделирования нагрева порошка в неравновесной плазме. Нагрев порошковых материалов в сильноточных вакуумных разрядах.
Математическая модель взаимодействия плазмы со сферическим телом.
Нагрев частицы порошка в неравновесной плазме.
Энергетический баланс нагрева мелкодисперсного порошка.
Энергетические и эксплуатационные характеристики вакуумных плазменных электропечей
Вакуумные плазмотроны с полыми катодами для нагрева порошковых материалов.
Ток утечки и параметры устройств для создания стабилизирующего магнитного поля.
Интенсивность нагрева и коэффициент сосредоточенности выделения энергии на аноде при выплавке слитков в кристаллизаторе.
Удельная мощность нагрева расплава в кристаллизаторе.
Энергетический баланс вакуумной плазменной электропечи при обработке порошковых материалов с получением агломерата.
Конструктивные особенности вакуумных плазменных печей для рафинирования и деформации порошков.
Движение порошка в технологической трубке совместно с газом.
Движение частицы порошка при выходе из технологической трубки в столб разряда.
Влияние испарительных процессов на параметры плазменных потоков в столбе разряда.
Электромагнитное взаимодействие порошка с внешним магнитным полем.
Электромагнитное взаимодействие частиц порошка с магнитным полем столба разряда.
Специальные режимы работы вакуумных плазмотронов.
Технология получения рафинированных и деформированных порошков.
Экспериментальное изучение движения дисперсной фазы в потоке плазмы.
Нагрев дисперсных материалов в плазменном потоке столба разряда для оплавления и деформации частиц порошка.
Конструкции и электротехнологии вакуумных плазменных печей
Особенности нагрева и переплава металлов в вакуумных плазменных печах.
Вакуумные плазменные печи для выплавки слитков.
Вакуумные плазменные печи для получения порошков различных металлов.
Специальные области использования вакуумных плазменных электропечей.
Заключение
Библиографический список