Підвищення ефективності плазмових технологій за рахунок поліпшення енергетичних характеристик плазмотронів
Дослідження підвищення ефективності плазмових технологій в процесах різання, напилення та нагріву газу за рахунок поліпшення енергетичних характеристик плазмотронів з порожніми циліндричними катодами. Низькі енергетичні характеристики плазмотронів.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 05.08.2014 |
| Размер файла | 118,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
"КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"
УДК 621.387.143:537.523.5
Спеціальність 05.09.10. - "Електротермічні процеси та установки"
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПЛАЗМОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
ЗА РАХУНОК ПОЛІПШЕННЯ
ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАЗМОТРОНІВ
Підгорна Наталія Олександрівна
Київ - 2005
Дисертацією є рукопис
Робота виконана на кафедрі "Економічної кібернетики та інформаційних технологій"
Донбаського державного технічного університету Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник: заслужений діяч науки і техніки України,доктор технічних наук, професор Дзюба В'ячеслав Леонідович, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, завідувач кафедри технології машинобудування, (м. Луганськ)
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук Крівцун Ігор Віталійович, Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, завідуючий відділом, (м. Київ)
кандидат технічних наук, с.н.с. Нарівський Анатолій Васильович, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, старший науковий співробітник, (м. Київ)
Провідна установа: Донецький національний технічний університет Міністерства освіти і науки України, м. Донецьк
Захист відбудеться " 16 "травня 2005 р. о _1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.15 при Національному технічному університеті України "КПІ" за адресою: Україна, 03056, м. Київ-56, пр. Перемоги, 37, корп. 19, ауд. 435.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці НТУУ "КПІ".
Автореферат розісланий "12" квітня 2005 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 26.002.15, доктор технічних наук, професор Головко Л.Ф.
Анотації
Підгорна Н.О. Підвищення ефективності плазмових технологій за рахунок поліпшення енергетичних характеристик плазмотронів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.10 - "Електротермічні процеси і установки". - Національний технічний університет України "КПІ". - Київ, 2005.
Дисертація присвячена підвищенню ефективності плазмових технологій в процесах різання, напилення та нагріву газу за рахунок поліпшення енергетичних характеристик плазмотронів з порожніми циліндричними катодами. Огляд відомих результатів досліджень показав, що стримуючим фактором в підвищенні ефективності плазмових технологій є низькі енергетичні характеристики промислових плазмотронів, такі, як ресурс роботи, тепловий ККД, ефективний ККД нагріву речовини та високі енерговитрати. газ плазмотрон енергетичний
Пошук шляхів розв'язування даних проблем дозволив виявити конструктивні рішення і умови, які сприяють підвищенню ресурсу роботи та ефективності плазмотронів з порожніми циліндричними "гарячими" і "холодними" катодами, що працюють на кисневмісних газах, за рахунок примусового розподілу катодної прив'язки дуги. Це дозволило створити новий клас плазмотронів з порожніми циліндричними катодами потужністю від 60 до 500 кВт для різання, напилення і нагріву газу багатофункціонального призначення. Значна частина експериментальних даних розроблених плазмотронів подана у вигляді інтегральних характеристик, що дають змогу оцінити електричні, теплові та ерозійні можливості спроектованих плазмотронів. Враховуючи важливість впливу температури робочої поверхні порожніх електродів на питому ерозію, в роботі приведено наближене рішення рівняння нестаціонарної теплопровідності порожніх "холодних" і "гарячих" катодів. Отримана аналітична залежність встановлена в основу розрахунку геометрії розрядного каналу порожніх електродів. З урахуванням власних експериментальних даних і результатів досліджень інших авторів із застосуванням методів теорії подібності і розмірності, розроблена інженерна методика розрахунку високоресурсних і ефективних плазмотронів з порожніми циліндричними катодами, які працюють в режимі "холодного" і "гарячого" катода. Основні вузли розроблених плазмотронів спроектовані із застосуванням системи тримірного твердотільного проектування "Компас-3Д". Надані в роботі плазмотрони знайшли застосування для різання металу товщиною понад 60 мм, отримання пігментного оксиду титану для виробництва білил і для відновлення деталей машин. Крім того, була встановлена економічна доцільність застосування створених плазмотронів для окислювального піролізу природного газу при опалюванні нагрівальних печей і котлів ТЕС, а також безокисного нагріву сплаву титану і зміцнення продувочних кисневих фурм для сталеплавильного виробництва.
Ключові слова: плазмотрон, порожній "холодний" і "гарячий" катод, ресурс роботи, питома ерозія, ККД.
Подгорная Наталья Александровна. Повышение эффективности плазменных технологий за счет улучшения энергетических характеристик плазмотронов. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.10 - "Электротермические процессы и установки" - Национальный технический университет Украины "КПИ". - Киев, 2005.
Диссертация посвящена повышению эффективности плазменных технологий в процессах резки, напыления и нагрева газа за счет улучшения энергетических характеристик плазмотронов с полыми цилиндрическими катодами. Обзор известных результатов исследований по использованию плазмотронов в процессах резки, напыления и нагрева газа показал, что сдерживающим фактором в повышении эффективности плазменных технологий являются низкие энергетические характеристики промышленных плазмотронов: ресурс работы, тепловой КПД, эффективный КПД нагрева вещества и высокие энергозатраты. Наиболее перспективными плазмотронами, решающими проблему повышения эффективности плазменных технологий, являются плазмотроны с полыми цилиндрическими "холодными" и "горячими" катодами, однако и они нуждаются в улучшении энергетических характеристик, что требует проведения серьезных теоретических и экспериментальных исследований.
Поиск путей разрешения данных проблем позволил выявить конструктивные решения и условия, способствующие повышению ресурса работы и эффективности плазмотронов с полыми цилиндрическими "горячими" и "холодными" катодами, работающими на кислородосодержащих газах, за счет принудительного распределения катодной привязки дуги. Это позволило создать новый класс плазмотронов с полыми цилиндрическими катодами мощностью от 60 до 500 кВт для резки, напыления и нагрева газа многофункционального назначения. При этом удельная эрозия медного полого катода при токе дуги 800 А составила (10-9-10-10) кг/Кл, а полого "горячего" катода с вольфрамовыми вставками при токе дуги ~500 А и расходе защитного газа (аргона) 0,025 г/с - 10-13 кг/Кл, что на порядок ниже известных данных. Практическое применение плазмотронов с "горячими" полыми катодами для нагрева газа многофункционального назначения позволило достичь ресурса работы до 1000 ч, а плазмотронов с "холодными" медными полыми катодами, предназначенных для напыления до 110 ч, что более чем в два раза выше работоспособности серийных плазмотронов аналогичного класса. Значительная часть экспериментальных данных разработанных плазмотронов представлена в виде интегральных характеристик, дающих возможность оценить электрические, тепловые и эрозионные возможности вновь проектируемых плазмотронов. Учитывая важность влияния температуры рабочей поверхности полых электродов на удельную эрозию, в работе приведено приближенное решение уравнения нестационарной теплопроводности полых "холодных" и "горячих" катодов. Полученные аналитические зависимости позволяют рассчитывать температуру рабочей поверхности катода и время ее нагрева до температуры плавления, и положены в основу расчета геометрии разрядного канала полых электродов. С учетом собственных опытных данных и результатов исследований других авторов с применением методов теории подобия и размерности разработана инженерная методика расчета высокоресурсных и эффективных плазмотронов с полыми цилиндрическими катодами, работающих в режиме "холодного" и "горячего" катода. Основные узлы разработанных плазмотронов спроектированы с применением системы трехмерного твердотельного проектирования "Компас-3Д". Представленные в работе плазмотроны нашли применение для резки металла толщиной свыше 60 мм, получения пигментного оксида титана для производства белил и для восстановления деталей машин. Кроме того, была установлена экономическая целесообразность применения созданных плазмотронов для окислительного пиролиза природного газа при отоплении нагревательных печей и котлов ТЭС, а также безокислительного нагрева сплава титана и упрочнения продувочных кислородных фурм в сталеплавильном производстве.
Ключевые слова: плазмотрон, полый "холодный" и "горячий" катод, ресурс работы, удельная эрозия, КПД.
Podgornaya N.A. Increase of efficiency of plasma technologies at the expense of improvement of the power characteristics of plasmatron. - Manuscript.
The dissertation for searching of academic degree of candidate of engineering sciences on specialty 05.09.10 - "Electrothermal processes and plants". - National technical university of Ukraine "Kiev polytechnic institute", Kiev, 2005.
The dissertation is devoted to increase of efficiency of plasma technologies in processes of cutting, of plasma spraying technique and heating of gas at the expense of improvement of the power characteristics plasmatrons with hollow cylindrical cathodes. The constraining factors in increase of efficiency of plasma technologies are the low power characteristics industrial plasmatrons are a resource of work, thermal EFFICIENCY, effective EFFICIENCY of heating of substance. Most perspective plasmatrons, deciding a problem of increase of efficiency of plasma technologies, are plasmatrons with hollow cylindrical "cold" and "hot" cathodes, however and they require improvement of the power characteristics, which increase requires realization serious theoretical and experimental researches.
Taking into account own experimental data and results of researches of other authors with the use of methods of theory of similarity and dimension presented whole alongside works, the engineering method of computation of high-resources is developed and effective plasmatrons with hollow cylindrical cathodes, working in the mode of "cold" and "hot" cathode. The basic units of developed plasmatrons are designed with the application of the system of the three-dimensional solid-state designing "Compass - 3D". Submitted in work plasmatrons found application for cutting of metal a thickness over 60 mm, receipts of pigmental oxide of titan for production of whitewashes and for renewal of details of machines. In addition, financial viability of application of created plasmatrons for oxidizing pyrolysis of natural gas at heating of furnaces and boiler the TES caldrons was set, and also without - oxidizing heating of alloy of titan and consolidating of scavenging oxygens tuyere for steel-smelting production.
Key words: plasmatron, hollow "cold" and "hot" cathode, resource of work, specific erosion, EFFICIENCY.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. На початку 80-х років минулого сторіччя в промисловому виробництві багатьох країн світу зростає інтерес до наукомістких й енергозберігаючих технологій, серед яких газорозрядна плазма та пристрої, що її генерують (плазмотрони) знаходять широке застосування. Плазмові технології дозволяють реалізувати більш ефективно ряд багатотоннажних хімічних і металургійних процесів, організувати комплексну переробку сировини й створити практично безвідхідні технології. Особливий інтерес представляє плазмохімічний піроліз, який дає можливість вирішити завдання утилізації хлорорганічних відходів будь-якого фазового стану з одержанням корисних продуктів: ацетилену, етилену, хлористого водню, метану, технічного вуглецю (сажі). Одним з найважливіших напрямків застосування плазми є машинобудування, де вона використовується при різанні металу, відновленні зношених деталей й у поліпшенні всіх фізико-механічних характеристик вузлів машин, а також в доведенні їх до "рівноміцних" безпосередньо при виготовленні на заводі. З урахуванням все зростаючої потреби підвищення ефективності плазмових технологій виникає необхідність у проведенні серйозних теоретичних й експериментальних досліджень по поліпшенню енергетичних характеристик плазмотронів для різання, напилювання й нагрівання газу. Найбільш перспективними для рішення цієї проблеми є плазмотрони з порожніми циліндричними "холодними" та "гарячими" катодами, що працюють на повітрі. Тому актуальною проблемою залишається пошук нових найбільш відповідних умов роботи порожніх катодів, що ведуть до підвищення ресурсу й ККД плазмотронів, які використовуються для підвищення ефективності плазмових технологій.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана дисертаційна робота виконана в ДонДТУ та ВНУ ім. В. Даля в рамках державної науково-технічної програми "Екологічно чиста енергетика й ресурсозберігаючі технології" і наступних тем науково-дослідних робіт: "Теоретичне дослідження електричної дуги в каналі плазмотрона" (номер держ. реєстр. 0100U001273); "Математичне й комп'ютерне моделювання процесів у розрядному каналі плазмотрона й процесів формування структури покриттів, які отримані при напилюванні" (номер держ. реєстр. 0103U000425); "Теоретичні дослідження процесів плазмової, віброабразивної та гідроабразивної обробки, комп'ютерного синтезу оптимальних технологічних середовищ" (номер держ. реєстр. 0104U000100); "Дослідження нагрівання газу в каналі високоресурсного плазмотрона для обробки порошкових матеріалів" (БМ-1-02).
Зазначені науково-дослідні роботи, виконавцем яких є здобувач, були базовими для підготовки й подання даної дисертації.
Мета роботи. Підвищення ефективності плазмових технологій за рахунок поліпшення енергетичних характеристик спеціально розроблених високоресурсних плазмотронів з порожніми циліндричними катодами.
Задачі дослідження. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:
– проаналізувати відомі теоретичні й експериментальні дослідження плазмових технологічних процесів і виявити проблеми, які пов'язані з підвищенням ефективності;
– намітити шляхи по створенню нових й удосконалюванню існуючих конструкцій плазмотронів з порожніми катодами з поліпшеними енергетичними характеристиками;
– провести дослідження деяких перспективних схем плазмотронів з порожніми катодами, які могли б бути базою для підвищення ефективності плазмових технологічних процесів;
– розробити й досліджувати високоресурсні плазмотрони з порожніми "холодними" й "гарячими" катодами, що працюють за принципом примусового розщеплення катодної прив'язки дуги, з поліпшеними енергетичними характеристиками;
– виконати теоретичні дослідження нестаціонарної теплопровідності порожнього катоду, одержати залежності, які є зручними для розрахунків в інженерній практиці при розробці високоресурсних плазмотронів з поліпшеними енергетичними характеристиками;
– розробити інженерну методику розрахунку високоресурсних плазмотронів з порожніми циліндричними "холодними" й "гарячими" катодами, що працюють на кисневмісних газах;
– здійснити підвищення ефективності деяких плазмових технологій за рахунок застосування плазмотронів з поліпшеними енергетичними характеристиками.
Об'єкт дослідження - процеси плазмового різання, напилювання й нагрівання газу, а також фізичні процеси в стабілізованій електричній дузі з урахуванням примусового розщеплення катодної прив'язки в розрядному каналі порожнього катода.
Предмет дослідження - оптимальні параметри підвищення ефективності процесів різання, напилювання й нагрівання газу, геометричні розміри розрядного каналу порожнього катода, методи й засоби розподілу катодної прив'язки дуги в плазмотронах з поліпшеними енергетичними характеристиками.
Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети й одержання основних результатів дисертаційної роботи використовувалися аналітичні, чисельні й сучасні методи експериментальних досліджень.
Наукова новизна отриманих результатів. У дисертаційній роботі наведено комплекс фундаментальних і прикладних досліджень, які пов'язані з поліпшенням характеристик плазмотронів та з підвищенням ефективності плазмових технологій, що полягають у наступному:
– уперше знайдено спосіб підвищення ресурсу роботи й ефективності порожнього "холодного" катоду в плазмотронах для різання й напилювання за рахунок примусового розподілу катодної прив'язки дуги по довжині розрядного каналу. При струмі дуги 800 А питома ерозія порожнього мідного катоду склала 10-9…10-10кг/Кл, що на порядок нижче відомих даних;
– уперше знайдено спосіб підвищення ресурсу роботи й ефективності порожнього "гарячого" катоду в плазмотронах для різання й нагрівання газу за рахунок примусового розподілу катодної прив'язки дуги по термоемісійних катодних вставках, захисту їх аргоном низького тиску та утворення дифузійної прив'язки. При струмі дуги 500 А, витраті робочого газу (повітря) від 30-45 г/с, захисного газу аргону 0,025 г/с питома ерозія вольфрамових вставок склала 10-13 кг/Кл, що на порядок нижче відомих даних при зменшенні витрати захисного газу на два порядки;
– встановлено, що електричні, теплові й ерозійні характеристики як "холодних" так й "гарячих" порожніх катодів залежать від принципу примусового розщеплення катодної плями дуги та характеру течії газу (робочого або захисного) у розрядному каналі катода;
– отримано наближене рішення рівняння нестаціонарної теплопровідності порожніх "холодних" катодів. Аналітичні залежності дозволяють розраховувати температуру робочої поверхні катоду та час її нагрівання до температури плавлення, що при проектуванні порожнього "холодного" катоду покладено в основу розрахунку його геометрії.
Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному:
– вирішено комплекс актуальних завдань щодо підвищення ефективності процесів різання металу, напилювання й нагрівання газу за рахунок поліпшення енергетичних характеристик плазмотронів з порожніми катодами, які працюють на принципі примусового розщеплення катодної прив'язки дуги;
– створено новий клас електродугових плазмотронів постійного струму з порожніми "холодними" й "гарячими" катодами, які працюють за принципом примусового розщеплення катодної прив'язки дуги, потужністю від 60 до 500 кВт для різання, напилювання й нагрівання газу з поліпшеними енергетичними характеристиками. Ерозійні випробування плазмотрона для повітряно-плазмового різання при силі струму від 200 до 800 А показали, що питома ерозія порожнього мідного катода становить 10-9…10-10кг/Кл. Ресурс плазмотрону для напилювання при силі струму 200 А и витраті робочого газу 0,85 г/с склав 110 год., що у два рази вище працездатності серійних плазмотронів. Ресурсні випробування плазмотрону для нагрівання газу з "гарячим" порожнім катодом при струмі 400-500 А
– дозволили досягти ресурсу катода 1000 год., при цьому витрата захисного газу аргону склала 0,025 г/с, що більш ніж на два порядки менше в порівнянні з відомими вітчизняними й закордонними розробками;
– розроблено інженерну методику розрахунку высокоресурсных й ефективних плазмотронів з порожніми циліндричними "холодними" й "гарячими" катодами, що працюють на кисневмісних газах;
– розроблено методику розрахунку технологічних параметрів плазмотрону для різання з "холодним" порожнім катодом, яка дозволила встановити вплив швидкісного напору потоку плазми й сили тиску потоку на підвищення ефективності плазмового різання металу великих товщин;
– розроблені плазмотрони знайшли застосування для відновлення деталей машин (АТ "Автотехніка", Краснодарський край, Росія), різанню металу товщиною понад 60 мм (ВАТ холдингова компанія "Луганськтепловоз"), одержання пігментного оксиду титану для виробництва білил (АТ "Хімпром", м. Волгоград, Росія);
– за результатами виконаних розробок отримано два деклараційні патенти України та одне рішення про видачу деклараційного патенту України.
Особистий внесок здобувача. У представленій дисертації внесок автора складається в обґрунтуванні загальної концепції роботи; формулюванні мети й завдань дослідження; самостійному виборі підходів для опису процесів взаємодії позитивного стовпа дуги зі стінками та елементами розрядного каналу катодів й обробляємим матеріалом, а також фізичних процесів розподілу катодної прив'язки дуги; розробці алгоритму й програми розрахунку при проектуванні плазмотронів. Здобувачеві належать основні ідеї дисертації та положення, що виносяться на захист, а також загальні висновки й результати роботи.
Апробація результатів дисертації. Основні положення й результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на П'ятій Європейській конференції по термічним плазмовим процесам (м. Санкт Петербург, Росія, 1998); Міжнародній конференції "Ресурсо-енергозберігаючі технології в промисловості" (м. Одеса, 1997); Міжнародній конференції "Сучасні матеріали, технології, устаткування й інструмент у машинобудуванні" (м. Київ, 2000); 6-й міжнародній практичній конференції-виставці "Технологія ремонту, відновлення, зміцнення й оновлення машин, механізмів, устаткування й металоконструкцій" (м. Санкт Петербург, Росія, 2004); 4-й щорічній Промисловій конференції: "Ефективність реалізації наукового, ресурсного й промислового потенціалу в сучасних умовах" (с. Славське, Карпати, 2004), а також на семінарах і щорічних науково-технічних конференціях Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля й Донбаського державного технічного університету (м. Луганськ, м. Алчевск, 1997-2004).
Публікації. По темі даної дисертації опубліковано 13 робіт, у тому числі 5 наукових публікацій у виданнях, затверджених ВАК України.
Структура й об'єм роботи. Дисертаційна робота складається із введення, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел і додатка. Загальний обсяг дисертації містить 202 сторінки машинописного тексту, 65 малюнків, 9 таблиць, список літератури з 173 найменувань. Додаток викладений на 12 сторінках.
Основний зміст роботи
У введенні обґрунтована актуальність теми дисертації, сформульована мета роботи й визначені основні завдання, які необхідно вирішити для її досягнення. Виявлено об'єкт, предмет і методи дослідження. Визначено наукову новизну, практичне значення отриманих результатів й особистий внесок здобувача.
У першому розділі наведено короткий огляд відомих результатів теоретичних й експериментальних досліджень по використанню плазмотронів у процесах різання, напилювання й нагрівання газу. Розглянуто принципові й конструктивні схеми промислових плазмотронів, загальними недоліками яких є: низькі ресурс роботи (до 50 год.), тепловий ККД (не більше 0,5-0,7), ефективний ККД нагрівання речовини (30-40 %) і високі енерговитрати (25-27 кВт·год./кг). Встановлено, що найбільш перспективними плазмотронами щодо вирішування проблем підвищення ефективності плазмових технологій у процесах різання, напилювання й нагрівання газу, є плазмотрони з порожніми циліндричними "холодними" й "гарячими" катодами, однак і вони мають потребу в поліпшенні енергетичних характеристик: збільшенні температури плазмового струменю або дуги, теплового ККД, ефективного ККД нагрівання речовини, ресурсу роботи й зниженні енерговитрат. Рішення цих питань вимагає проведення значних теоретичних й експериментальних досліджень.
У другому розділі міститься опис експериментальної й дослідно-промислової установки, яка складається із блоків електро-, газо- та водопостачання, а також запалювання дуги. Наведено методики запровадження досліджень, вимірів й оцінки погрішностей, а також опис контрольно-вимірювальних приладів, що використовувалися при проведенні експериментальних досліджень.
У третьому розділі наведено результати пошукових досліджень щодо створення плазмотронів з порожніми циліндричними катодами та розробки конструкцій плазмотронів з поліпшеними енергетичними характеристиками, а також методику їх розрахунку, що базується на результатах узагальнення власних дослідних даних і результатах досліджень інших авторів із застосуванням методів теорії подоби й розмірності. Згідно яких обумовлені інтегральні безрозмірні параметри плазмотрону є функціями визначальних критеріїв подоби
. (1)
Локальні безрозмірні характеристики плазмотрона залежать і від безрозмірних координат
, (2)
де
; ; ;
- критерії геометричної подоби, обумовлені відношенням характерних геометричних розмірів розрядного каналу до його діаметра ; - відношення витрат газу через окремі камери плазмотрону до загальної витрати газу; - характерна довжина фіксованої дуги.
У якості можуть бути безрозмірні напруженість електричного поля , температура , ентальпія , а в якості - напруга , втрата теплоти й т.д.
Після спрощення виразів (1) і (2) для геометрично подібних плазмотронів у яких
,
можна записати
; .
Ці вирази звичайно узагальнюють статечною залежністю виду
, (3)
, (4)
де , , , , , , , - постійні величини, що залежать від конструкції плазмотрону та обумовлені на підставі експериментальних даних.
Наведений аналіз досліджень по створенню плазмотронів з порожніми циліндричними катодами вказує, що необхідно розробляти високоресурсні й ефективні осьові плазмотрони на базі однокамерної й двокамерної схем з порожніми "холодними" й "гарячими" катодами. При цьому діаметр порожнього "холодного" катоду і його довжину рекомендується визначати зі співвідношення = 4,9, а довжину вихідного електроду (аноду) зі співвідношення = 6,6. З огляду на масову витрату робочого газу
, (5)
і рівняння стану газу
, (6)
застосовуючи метод розрахунку одномірного наближення з рівнянь (3) і (4) можна визначити основні інтегральні електричні й теплові характеристики плазмотрону, а також діаметр і довжину розрядного каналу. У наступному наближенні розрахунку необхідно прийняти до уваги ресурс роботи електродів й умови їхнього охолодження.
Нами були розроблені, з урахуванням наведеної методики, високоресурсні й ефективні плазмотрони для різання металу великих товщин, напилювання й нагрівання газу. З метою підвищення ресурсу було застосовано принцип примусового розщеплення катодної плями дуги. При цьому використалися порожні катоди як "холодні", так і комбіновані, що включають порожній циліндр із термоелементами.
Плазмотрони для різання (табл. 1). Розроблено три типи плазмотронів. Діаметр сопла , розраховували виходячи із густини струму в каналі сопла
(7)
При створенні плазмотронів у якості основних робочих параметрів виходили з товщини металу, який маємо розрізати, а також продуктивності й ресурсу роботи.
Таблиця 1 Технічні характеристики плазмотронів для різання металів
|
Тип |
Потужність, кВт |
Номінальний струм, А |
Витрата робочого газу (повітря), г/с |
Витрата захисного газу, % |
Товщина матеріалу, який треба розрізати, мм |
Швидкість різання, м/хв |
|
|
П-23 |
60 |
500 |
1 - 1,5 |
- |
100 |
0,50 |
|
|
П-24 |
200 |
700 |
1 - 4,0 |
- |
200 |
0,25 |
|
|
ПР-1 |
300 |
800 |
1 - 4,0 |
2-3 від витрати робочого газу |
400 |
0,20 |
Вузол катоду плазмотрону П-23 містить мідний порожній катододержак 1 з п'ятьма термохімічними (гафнієвими або цирконієвими) вставками 2 діаметром 310-3 м, до яких при силі струму більше 200 А прив'язуються опорні плями дуги.
Вузол катода плазмотрону П-24 містить мідний порожній електрод 1, запресований у мідний корпус 2, який охолоджується водою. Розрядний канал електрода виконаний з розширенням діаметра убік витікання дуги з 410-3 м до 810-3 м, має різьбову нарізку із шагом та глибиною 210-3 м, і торцеву камеру для подачі додаткового газу (~10 % від основного) для локалізації катодної прив'язки. Різьбова нарізка сприяє примусовому розщепленню опорної плями дуги на кілька плям, запобігаючи тим самим локальному нагріванню й збільшуючи ресурс роботи електрода (катода), при цьому сила струму дуги може досягати 700 А. У зв'язку з подовженням дуги в розрядному каналі порожнього електрода збільшується напруга на дузі, що приводить до додаткового росту потужності плазмотрона на 10-15 %. Крім того, мідний порожній катод дозволяє плазмотрону надійно працювати як на нейтральних, так і кисневмісних газах, не маючи обмежень по кількості запусків до роботи.
У порожньому мідному катоді 1 плазмотрона ПР-1 розміщається п'ять вольфрамових вставок 2 й 3 діаметром 310-3 м. Порожній катод також містить отвір діаметром 1,510-3 м для введення захисного газу (аргону) у кількості (1,5-3) % від витрати робочого газу.
Плазмотрон для напилювання являє собою однокамерний плазмотрон з газовихровою стабілізацією дуги.
Плазмотрон для нагрівання газу однобічного витікання з газовихровою стабілізацією дуги, зі східчастим вихідним електродом й "гарячим" порожнім катодом 1 у якому розміщені п'ять вольфрамових вставок 2 й 3 діаметром 3·10-3 м.
Таблиця 2 Основні технічні дані багатофункціонального плазмотрона.
|
дуги, В |
дуги, А |
x10-3, кг/с |
x10-3, кг/с |
води, кг/с |
, К |
, м |
, м |
, м |
, м |
||
|
600 |
700 |
0,025 |
60 |
2,5 |
0,75 |
3500 |
0,24-0,38 |
0,12-0,16 |
0,02 |
0,038 |
У четвертому розділі наведені експериментальні й теоретичні дослідження створеного класу плазмотронів. У розрядному каналі порожнього катода з урахуванням розподілу теплових потоків можна виділити три зони: зону найменших теплових потоків, у напрямку до входу робочого тіла в електрод, зону обертової дугової плями й зону за дуговою плямою, у яку вноситься тепло від нагрітого робочого тіла, через яке пройшов дуговий розряд. Холодні продувки дозволили встановити вплив глибини "глухого" електроду на характер течії газу в ньому. Якщо дно катода віддалене від кінця першої зони більш ніж на три калібри, то глибина електроду практично не впливає на характер течії газу в ній. Зі зменшенням довжини каналу менш чим на три калібри перша зона заповнює весь простір. Створюються умови прив'язки катодної плями до його торця і, як наслідок, до виходу його з ладу. У працюючому плазмотроні це явище найчастіше спостерігається із ростом струму. У цьому випадку радіальна ділянка дуги створює петлю випуклістю убік третьої циркуляційної зони. При цьому можливо шунтування з петлі на стінку каналу. Далі радіальна ділянка дуги буде просуватися в напрямку торця електрода й в остаточному підсумку замикається на нього. Картина течії газу у двокамерному плазмотроні при відсутності витрати газу через додаткову вихрову камеру (), аналогічна однокамерному. Найбільший інтерес представляє режим
,
тому що в цьому випадку дається можливість більш глибокого регулювання довжини першої циркуляційної зони. Варіюючи співвідношення основної й додаткової витрат робочого газу в плазмотронах такої схеми можна збільшувати площу еродировання, підвищуючи його ресурс, а також регулювати напругу й потужність. Зміна положення опорної плями дуги в осьовому напрямку дозволяє істотно збільшити ресурс "холодного" порожнього катоду. Одним зі шляхів досягнення цієї мети є організація турбулентної течії в розрядному каналі порожнього катода. У цьому випадку відбувається активна дія електричної дуги на гідродинаміку потоку, зокрема її стабілізуючий вплив на турбулентні пульсації. Дана обставина викликає необхідність використання примусової турбулізації в порожньому катоді. Найбільш зручною й простою схемою може бути турбулізація за рахунок організації кільцевих виступів (різьбової нарізки) на внутрішній поверхні "холодного" порожнього катоду. Це приводить до шунтування дуги у всіх трьох циркуляційних зонах і збільшенню напруги на дузі (~ на 10%). Глибина різьбової нарізки також істотно впливає на характеристики електричної дуги. У цьому випадку це пояснюється тим, що значна частина газу тече в поглибленні різьбової нарізки й практично не бере участі у теплообміні. Незважаючи на збільшення зони шунтування, що приводить до підвищення конвективних втрат, різьбова нарізка сприяє розтягуванню електричної дуги в порожньому катоді, тобто до одержання більш високої напруги, енерговиділення та теплового ККД.
Експериментальні дослідження створеного класу плазмотронів представлені в дисертації електричними, тепловими та ерозійними характеристиками й спрямовані на вироблення рекомендацій з поліпшення їхніх конструкцій і розрахунку з метою підвищення ефективності процесів різання, напилювання й нагрівання газу.
Причиною формування падаючих характеристик є зменшення напруженості електричного поля й довжини дуги з ростом струму за рахунок того, що дуга була самоустановлювальною. Задовільна за стійкістю робота спостерігалася при витратах повітря від 0,5 до 3,5 г/с.
Збільшення струму дуги, незважаючи на спадання напруги на дузі, приводить до росту потужності плазмотрону. Зміна відстані між зрізом сопла й виробом від 10 до 20 мм підвищує потужність на дузі ~ на 16-22 %. Збільшення витрати робочого газу приводить до зростання напруги на дузі й до деякого зростання потужності. Відмінною рисою плазмотрона з мідним порожнім електродом і внутрішньою різьбовою нарізкою в каналі в порівнянні з іншими плазмотронами для різання, є більше висока робоча напруга на дузі (225-350 В).
Як видно з ростом струму на дузі ККД змінюється незначно. Так теплові втрати в порожньому катоді становлять 10-15 %, а в соплі 2-5 % від загальної потужності плазмотрона. Електрод на ерозію випробовувався при силі струму від 200 до 800 А. Експерименти для кожного значення струму тривалістю 30 хв. повторювалися тричі. Електрод зважувався на демпферних терезах (з точністю до 10-7 кг) до запуску й після закінчення експерименту.
Наведені дані дозволили виявити характерну рису в обох випадках - наявність. До критичного значення сили струму величина питомої ерозії хоча й слабко, але падає; понад - різко зростає. Однак у катоді з різьбовою нарізкою спостерігається деяке відставання росту ерозії. Подальші експерименти показали, що ерозійні характеристики катода можна поліпшити підвищенням швидкості безперервного переміщення катодних плям за рахунок подачі додаткової витрати газу (до 10 % від основного) у торець катода.
Експериментальні дослідження плазмотрона для напилювання проводилися при наступних параметрах: = 5·10-3 м, = 55·10-3 м, = 50-250 А, = (0,2-2,5)·10-3 кг/с при = 1·105 Па. Робочим газом було повітря. Експерименти проводилися з порожнім мідним катодом, як з різьбовою нарізкою (безперервні криві), так і без неї (штрихпунктирні криві). Характерною рисою характеристик плазмотрона з катодом, що має внутрішню різьбову нарізку, є більше висока напруга на дузі. Ця різниця в напрузі збільшується з ростом витрати газу й струму.
Тепловий ККД у плазмотрона, який має в каналі порожнього катода внутрішню різьбову нарізку, досягав = 0,65-0,67, що приблизно на 10 % вище ККД плазмотрона із гладким каналом у катоді. Катод на ерозію плазмотрона випробовувався при струмах 100-300 А тривалістю не менше 6 год. Причому експерименти повторювалися тричі. Питома ерозія порожнього мідного катода перебувала в межах (8·10-9-3·10-8) кг/Кл. Ресурсні випробування при = 200 А та = 0,85 г/с довели, що працездатність плазмотрону без змінювання електродів 110 год. більш чим в два рази вище за працездатність плазмотронів аналогічного класу, які випускаються серійно.
Експериментальні дослідження плазмотрона для нагрівання газу багатофункціонального призначення проводилися з наступними розмірами розрядного каналу: = 2,0 см; = 3,8 см; = 37,5, 26 й 24 см; = 12,5, 14 й 16 см; = 50 й 40 см. Загальна витрата аргону становила = 0,020-0,025 г/с. Робочим газом служило повітря й суміш 38 ваг. % повітря з 62 ваг. % кисню. Живлення плазмотрону відбувалось від тиристорного джерела з номінальною напругою 1135 В и номінальним струмом 1000 А. Видно, що місцеположення максимуму напруги зі зменшенням витрати зміщається убік менших струмів, а крутість висхідних ділянок кривих зростає з ростом газу. Збільшення числа катодних плям приводить до зниження напруги розряду. Таке поводження характеристик обумовлене деяким укороченням ефективної довжини дуги з боку анода з появою чергової катодної плями у зв'язку зі зміною структури власного магнітного поля розряду й виникненням додаткової сили, що втягує анодний відрізок дуги вглиб розрядного каналу. Результати досліджень "гарячого" порожнього катода наведені в табл. 3.
Таблиця 3 Результати досліджень "гарячого" порожнього катода
|
№ досліду |
,год. |
,А |
,В |
, г/с |
,г/с |
, см |
, см |
, кг/Кл |
, кг/Кл |
|
|
1 |
4,5 |
460 |
665 |
0,025 |
36,0 |
50 |
37,5 |
10-13 |
2·10-9 |
|
|
2 |
3,5 |
465 |
680 |
0,025 |
43,5 |
40 |
24 |
10-13 |
1,7·10-9 |
|
|
3 |
3,5 |
470 |
630 |
0,025 |
32,2 |
40 |
24 |
10-13 |
3,5·10-10 |
Порівняння отриманих результатів відносно питомої ерозії "гарячого" порожнього катоду з відомими даними показує, що вона на порядок нижча при зменшенні витрати захисного газу (аргону) більш ніж на два порядки. Це підтверджує правильність прийнятих технічних рішень при створенні "гарячого" порожнього катода в плазмотроні для нагрівання газу. Практичне застосування таких катодів дозволило досягти ресурсу роботи катода до 1000 год. і більше. Відомо, що найменша питома ерозія відповідає мінімальному значенню температури електрода. Але в кожному разі для забезпечення мінімальної ерозії температура мідного порожнього електрода не повинна перевищувати 150 єС. Тому при проектуванні високоресурсних порожніх електродів необхідно знати час нагрівання поверхні металу до температури плавлення від плями, що рухається за рахунок теплопровідності. Існуючі методи розрахунку нестаціонарної теплопровідності базуються на спільному застосуванні двох сучасних апаратів прикладної математики - інтегральних перетворень Лапласа й варіаційних методів. Однак при переході до оригіналу цей метод не завжди здійснимо. Крім того, при обігу можлива поява істотних помилок. Запропоноване нами рішення не пов'язане з перетворенням Лапласа й дозволяє обійти труднощі при переході до оригіналу. Це рішення особливо доцільно при визначенні температури в характерних точках тіл, що має важливе значення для більшості практичних задач.
Для того, щоб уникнути плавлення матеріалу електродів та запобігти швидкій ерозії, пляму дуги необхідно переміщати під дією аеродинамічних або електродинамічних сил. Для визначення необхідної швидкості переміщення плями потрібно знати час впливу дуги на дану точку поверхні, протягом якого температура в точці досягає температури плавлення. При великих теплових потоках цей час дуже малий й тому можна знехтувати втратами тепла через бічну границю плями дуги, а час нагрівання поверхні порожнього електрода можна визначити з рішення наступної крайової задачі:
, (8)
. (9)
Рішення поставленої задачі шукаємо у вигляді:
Тут (11)
задовольняє рівнянню
та граничним умовам
Рівняння
(12)
задовольняє граничним умовам
;
Для функцій виду
Визначимо три перших коефіцієнти для точок прив'язки
Відповідно до співвідношення
для , , одержуємо систему рівнянь
тоді коефіцієнти для точок прив'язки:
,
,
,
де й - внутрішній і зовнішній радіуси порожнього катода; - товщина стінки порожнього катода; - густина теплового потоку; - поточний час; - початкова температура тіла; - відносна відстань від центра до точки в тілі катода; - температура плавлення матеріалу катода; - час нагрівання поверхні катода до температури плавлення.
Розрахунок показав, що час нагрівання до температури плавлення внутрішньої поверхні мідного порожнього катода з розмірами = 10·10-3 м, = 12,5·10-3 м склав 1,1·10-4 c.
У п'ятому розділі показані переваги створеного класу плазмотронів і деякі результати їхнього практичного застосування при опаленні нагрівальних печей і котлів теплових електростанцій, а також безокисного нагрівання сплаву титану й зміцнення продувних кисневих фурм для сталеплавильного виробництва. Реалізація розроблених плазмотронів у зазначених технологіях показала високу їх ефективність.
Загальні висновки
1. Літературний огляд досліджень по використанню плазмотронів у процесах різання, напилювання й нагрівання газу показав, що з метою підвищення ефективності плазмових технологій виникає необхідність у проведенні серйозних теоретичних й експериментальних досліджень по поліпшенню енергетичних характеристик плазмотронів. Найбільш перспективними для рішення цієї проблеми є плазмотрони з порожніми циліндричними "холодними" й "гарячими" катодами, що працюють на повітрі. Тому пошук нових умов роботи, що ведуть до підвищення ресурсу порожніх катодів й ККД плазмотронів, вимагає додаткових досліджень і нових конструктивних рішень.
2. Уперше вирішено комплекс актуальних задач, пов'язаних з підвищенням ефективності процесів різання металу, напилювання й нагрівання газу за рахунок поліпшення енергетичних характеристик плазмотронів з порожніми катодами, що працюють за принципом примусового розщеплення катодної прив'язки дуги.
3. Розроблено інженерну методику розрахунку високоресурсних й ефективних плазмотронів з порожніми циліндричними "холодними" й "гарячими" катодами, що працюють на кисневміщуючих газах.
4. Отримано наближене рішення рівняння нестаціонарної теплопровідності порожніх циліндричних "холодних" й "гарячих" катодів. Аналітичні залежності дозволяють розраховувати температуру робочої поверхні катода й час її нагрівання до температури плавлення, які покладені в основу розрахунку геометрії розрядного каналу порожнього "холодного" катода при його проектуванні.
5. Уперше знайдено спосіб підвищення ресурсу роботи й ефективності порожнього "гарячого" катода в плазмотронах для різання й нагрівання газу за рахунок примусового розподілу катодної прив'язки дуги по термоемісійних катодних вставках, захисту їх аргоном низького тиску й утворення дифузійної прив'язки. При струмі дуги ~500 А, витратах робочого газу (повітря) від 30-45 г/с, захисного газу (аргону) 0,025 г/с питома ерозія вольфрамових вставок склала 10-13 кг/Кл, що на порядок нижче відомих даних, при зменшенні витрати захисного газу на два порядки.
6. Уперше знайдено спосіб підвищення ресурсу роботи й ефективності плазмотронів для різання й напилювання з порожніми "холодними" циліндричними катодами за рахунок примусового розподілу катодної прив'язки дуги по довжині розрядного каналу катода. При струмі дуги від 200 до 800 А питома ерозія мідного порожнього катода склала (10-9-10-10) кг/Кл, що на порядок нижче відомих даних.
7. Створено новий клас електродугових плазмотронів постійного струму з порожніми "холодними" й "гарячими" катодами, що працюють на принципі примусового розщеплення катодної прив'язки дуги потужністю від 60 до 500 кВт для різання, напилювання й нагрівання газу багатофункціонального призначення з поліпшеними енергетичними характеристиками. Ерозійні випробування плазмотрона для повітряно-плазмового різання при силі струму від 200 до 800 А довели, що питома ерозія мідного порожнього катода склала (10-9-10-10) кг/Кл. Ресурс плазмотрона для напилювання при силі струму 200 А и витраті робочого газу (повітря) 0,85 г/с склав 110 год., що у два рази вище працездатності серійних плазмотронів. Ресурсні випробування плазмотрона для нагрівання газу (повітря) з "гарячим" катодом при струмі від 400 до 500 А дозволили досягти ресурсу катода 1000 год., при цьому витрата захисного газу (аргону) склав 0,025 г/с, що більш ніж на два порядки менше в порівнянні з відомими вітчизняними й закордонними розробками.
8. Розроблено методику розрахунку технологічних параметрів плазмотрона для різання металу великих товщин з "холодним" порожнім циліндричним катодом, що дозволила встановити вплив швидкісного напору потоку плазми й сили тиску потоку на ефективність процесу плазмового різання.
9. Уперше проектування плазмотронів з порожніми катодами виконано із застосуванням системи тривимірного твердотільного параметричного проектування "Компас-3Д".
10. Установлено економічну доцільність застосування розроблених плазмотронів для окисного піролізу природного газу при опаленні нагрівальних печей і котлів ТЕС, безокисного нагрівання сплаву титану й плазмового зміцнення продувних кисневих фурм для сталеплавильного виробництва.
11. Розроблені плазмотрони знайшли застосування для відновлення деталей машин (АТ "Автотехніка", Краснодарський край, Росія), різання металу товщиною понад 60 мм (ВАТ Холдингова компанія "Луганськтепловоз"), одержання пігментного оксиду титану для виробництва білив (АТ "Хімпром", м. Волгоград, Росія).
Основний зміст дисертації опублікований у роботах
1. Теоретические исследования напряженности электрического поля в канале плазмотрона / В.Л. Дзюба, С.Н. Сергиенко, К.А. Корсунов, Н.А. Подгорная // Сборник научных трудов. - Алчевск, Изд-во ДГМИ. - 1998. - вып. 8. - С. 108-114.
Пошукачем отримано аналітичну залежність для напруженості електричного поля, котра дозволяє оперативно оцінювати параметри плазмотрону в інженерній практиці.
2. Расчет нестационарной теплопроводности полых электродов плазмотрона / В.Л. Дзюба, С.Н. Сергиенко, Н.А. Подгорная, К.А. Корсунов // Сборник научных трудов. - Алчевск, Изд-во ДГМИ. - 1999. - вып. 9. - С. 113-119.
Особисто пошукачем запропоновано новий метод рішення задач нестаціонарної теплопровідності порожнистих електродів, не пов'язаний з перетвореннями Лапласа.
3. Дзюба В.Л., Корсунов К.А., Подгорная Н.А. Электродуговые плазмотроны для машиностроительного производства // Заготовительное производство в машиностроении. - М.: - №7. - 2004. - С. 10-13.
Особисто пошукачеві належать результати експериментальних та теоретичних досліджень плазмотронів з порожнистими катодами.
4. Дзюба В.Л., Подгорная Н.А., Сысоева Н.А. Результаты исследований плазмотрона для резки с полым катодом // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні. Зб. наук. пр. - Луганськ, Вид-во СНУ ім. В. Даля. - 2004. - С.96-104.
Особистий внесок пошукача полягає в проведенні досліджень та участі в обробці результатів експерименту.
5. Деклараційний патент на винахід № 28694А, 6 НО 5В 7/22. Спосіб стабілізації електродугового розряду в плазмотроні / Дзюба В.Л., Сергієнко С.М., Корсунов К.А., Підгорна Н.О. - 2000, Бюл. № 5-11.
Особистий внесок пошукача полягає в участі в написанні формули винаходу.
6. Деклараційний патент на винахід № 39386А, 7 НО 5В 7/22. Електродуговий плазмотрон для різання металів / Дзюба В.Л., Сергієнко С.М., Корсунов К.А., Підгорна Н.О. - 2001, Бюл. № 5.
Особистий внесок пошукача полягає в участі в написанні формули патенту.
7. Дзюба В.Л., Подгорная Н.А. Высокоресурсные плазмотроны для резки металла // Материалы конференции: Ресурсо-энергосберегающие технологии в промышленности. - Одесса. - 1997. - ч. II. - С. 45-46.
Особистий внесок пошукача полягає в розробці та описі геометрії розрядного каналу плазмотрону для різання..
8. Плазмотрон для резки металла больших толщин / В.Л. Дзюба, К.А. Корсунов, Н.А. Подгорная, С.Н. Сергиенко // Материалы междунар. конф. "Современные материалы, технологии, оборудование и инструмент в машиностроении". - Киев: АТМ Украины. - 2000. - С. 17.
Пошукачеві належить розробка та опис циліндричного полого "гарячого" катоду.
9. V.L. Dzuba, S.N. Sergiyenko, N.A. Podgornaya. The calculation of the plasmatron empty electrodes // TPP-5 Fifth European Conference on Thermal plasma processes. - St. Petersburg. - 1998. - P. 92.
Пошукачем особисто отримані нові результати щодо рішення рівняння теплопровідності та знаходженні часу нагріву внутрішньої поверхні порожнистого катоду.
10. Повышение ресурса работы мощных плазмотронов / В.Л. Дзюба, К.А. Корсунов, Н.А. Подгорная и др. // Материалы Четвертой ежегодной Промышленной конф. "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях". - п. Славское, Карпаты, 2004. - С. 256-258.
Пошукачеві належать результати розробки сильноточного катодного вузла та обробка експериментальних досліджень, пов'язаних з розподілом тиску та струму у розрядному каналі.
11. Плазмотрон для напыления с "холодным" катодом / К.А. Корсунов, В.А. Волков, Н.А. Подгорная, А.В. Сумец // Материалы 6-й Междунар.
12. практической конф.-выставки "Технологии ремонта, восстановления, упрочения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций". - С.-Пб., Издательство СПбГПУ, 2004. - С. 194-196.
...Подобные документы
Типи конструкцій ВЧІ-плазмотронів: параметри плазми (температура, швидкість та теплові потоки струменів). Особливості розрахунку ВЧІ-плазмотронів: розрахунок електричних параметрів системи індуктор-плазма, вибір частоти та електричного ККД індуктора.
контрольная работа [2,7 M], добавлен 24.07.2012Підвищення ефективності спалювання природного газу в промислових котлах на основі розроблених систем і технологій пульсаційно-акустичного спалювання палива. Розробка і адаптація математичної моделі теплових і газодинамічних процесів в топці котла.
автореферат [71,8 K], добавлен 09.04.2009Способи одержання плазми. Загальна характеристика та основні вимоги до плазмових джерел. Фізико-технічні завдання, що виникають при конструюванні плазмових джерел. Відмінні особливості та застосування плазмових джерел із замкненим дрейфом електронів.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 20.03.2011Призначення теплоенергетичних установок. Основні характеристики ідеального циклу Ренкіна. Переваги базового циклу Ренкіна. Методи підвищення ефективності. Зв’язане підвищення початкової температури і тиску пари. Проміжний або повторний перегрів пари.
курсовая работа [311,2 K], добавлен 18.04.2011Проблеми енергетичної залежності України від Росії та Європейського Союзу. Розробка концепцій енергетичного виробництва та споживання готових енергетичних ресурсів. Залежність між підходом до використання енергетичних ресурсів та економічною ситуацією.
статья [237,2 K], добавлен 13.11.2017Розрахунок енергетичних характеристик і техніко-економічних показників системи сонячного теплопостачання для нагріву гарячої води. Схема приєднання сонячного колектора до бака-акумулятора. Визначення оптимальної площі поверхні теплообмінника геліоконтури.
контрольная работа [352,2 K], добавлен 29.04.2013Спектри поглинання, випромінювання і розсіювання. Характеристики енергетичних рівнів і молекулярних систем. Населеність енергетичних рівнів. Квантування моментів кількості руху і їх проекцій. Форма, положення і інтенсивність смуг в молекулярних спектрах.
реферат [391,6 K], добавлен 19.12.2010Основні принципи та критерії створення і функціонування екологічних поселень. Розробка пропозицій і технічних рішень, спрямованих на розвиток і поліпшення існуючої концепції екологічно збалансованих форм організації поселень. Оцінка їх ефективності.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 09.09.2014Техніко-економічне обґрунтування будівництва ГАЕС потужністю 1320 МВт. Розрахунок графіків електричних навантажень, вибір силового обладнання. Підбір комутаційної апаратури та струмоведучих частин. Розрахунок і побудова витратних характеристик агрегатів.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 11.06.2013Підвищення ефективності систем відведення теплоти конденсації промислових аміачних холодильних установок, які підпадають під вплив великої кількості неконденсованих газів. Математична модель процесу конденсації пари аміаку усередині горизонтальної труби.
автореферат [61,6 K], добавлен 09.04.2009Загальна інформація про вуглецеві нанотрубки, їх основні властивості та класифікація. Розрахунок енергетичних характеристик поверхні металу. Модель нестабільного "желе". Визначення роботи виходу електронів за допомогою методу функціоналу густини.
курсовая работа [693,8 K], добавлен 14.12.2012Аналіз роботи і визначення параметрів перетворювача. Побудова його зовнішніх, регулювальних та енергетичних характеристик. Розрахунок і вибір перетворювального трансформатора, тиристорів, реакторів, елементів захисту від перенапруг і аварійних струмів.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.05.2015Теплова потужність вторинних енергетичних ресурсів, використаних в рекуператорі на підігрів повітря і в котлі-утилізаторі для отримання енергії. Використання ВЕР у паровій турбіні і бойлері-конденсаторі. Електрична потужність тягодуттєвих засобів.
контрольная работа [31,9 K], добавлен 21.10.2013Функціонал електронної густини Кона-Шема. Локальне та градієнтне наближення для обмінно-кореляційної взаємодії. Одержання та застосування квантово-розмірних структур. Модель квантової ями на основі GaAs/AlAs. Розрахунки енергетичних станів фулерену С60.
магистерская работа [4,6 M], добавлен 01.10.2011Застосування віскозиметрів для дослідження реологічних характеристик рідин, характеристика їх видів, переваг та недоліків. Аналіз точності і відтворюваності вимірів. Метод конічного еластоміра. Дослідження гірських порід і їх реологічних характеристик.
контрольная работа [244,0 K], добавлен 22.01.2010Дослідження теоретичних методів когерентності і когерентності другого порядку. Вживання даних методів і алгоритмів для дослідження поширення частково когерентного випромінювання. Залежність енергетичних і когерентних властивостей вихідного випромінювання.
курсовая работа [900,7 K], добавлен 09.09.2010Експериментальне отримання швидкісних, механічних характеристик двигуна у руховому і гальмівних режимах роботи. Вивчення його електромеханічних властивостей. Механічні та швидкісні характеристики при регулюванні напруги якоря, магнітного потоку збудження.
лабораторная работа [91,8 K], добавлен 28.08.2015Дослідження регулювальних характеристик електродвигуна постійного струму з двозонним регулюванням. Математичний опис та модель електродвигуна, принцип його роботи, характеристики в усталеному режимі роботи. Способи регулювання частоти обертання.
лабораторная работа [267,4 K], добавлен 30.04.2014Характеристика альтернативних джерел енергії, до яких належать сонячна, вітрова, геотермальна, енергія хвиль та припливів, гідроенергія, енергія біомаси, газу з органічних відходів та газу каналізаційно-очисних станцій. Вторинні енергетичні ресурси.
презентация [3,6 M], добавлен 14.11.2014Отримання швидкісних і механічних характеристик двигуна в руховому та гальмівних режимах, вивчення його властивостей. Аналіз експериментальних та розрахункових даних. Дослідження рухового, гальмівного режимів двигуна. Особливості режиму проти вмикання.
лабораторная работа [165,5 K], добавлен 28.08.2015
