Создание лабораторной плазмохимической установки для исследований технологии переработки химически активных газов
Разработка технологий переработки химически активных газов с максимальной эффективностью. Тепловые потоки в разных элементах плазматрона при различных токах и расходах плазмообразующего газа аргона. Зависимость температур от расхода воздушного охлаждения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.10.2018 |
| Размер файла | 136,8 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/
Создание лабораторной плазмохимической установки для исследований технологии переработки химически активных газов
Д.Ю.Батомункуев, В.П. Лукашов
В данной статье описано создание установки для разработки технологий переработки химически активных газов с максимальной эффективностью как с точки зрения экологической безопасности, так и с точки зрения экономической сообразности.
Требования к чистоте плазмы определили подходящий тип нагревателя газа для проведения реакции - плазмотрон V-типа с защитой электродов плазмообразующим инертным газом.
На основе расчетов теплового и массового балансов была выбрана мощность установки 2-15 кВт и определены оптимальные расходы плазмообразующего газа 0,696 и 1,04 г/с.
Рис. 1. Схема плазмотрона
В качестве генератора плазмы в установке использовался плазмотрон V-типа, обеспечивающий высокую чистоту плазмы за счет низкого коэффициента эрозии электродов (10-3 кг/Кл).
В качестве плазмообразующего газа выбран инертный газ аргон.
На данном плазмотроне проводились тестовые запуски и измерялись основные энергетические характеристики: доля потерь в различные элементы плазмотрона, то есть было проведено калориметрирование и измерение КПД нагрева газа по формуле:
где N - полная мощность дуги плазмотрона, выделяемая как произведение тока на напряжение, а Q - сумма тепловых потерь в элементы плазмотрона.
Данные измерения тепловых потерь представлены в таблице. Потери рассчитывались как произведение расхода воды на перепад температуры при прохождении охлаждаемого элемента. Потери в верхней части таблицы измерены при расходе аргона 1,04 г/с, нижние - при 0,696 г/с.
Тепловые потоки в различные элементы плазматрона при различных токах и расходах плазмообразующего газа аргона.
|
Заданный ток дуги, А |
|||||
|
Характеристики горения дуги |
40 |
60 |
80 |
100 |
|
|
Напряжение дуги, V |
100 |
100 |
105 |
115 |
|
|
Потери в катод Qk |
632,016 |
737,352 |
869,022 |
1053,36 |
|
|
Потери в анод Qa |
442,176 |
663,264 |
852,768 |
1137,024 |
|
|
Потери в крышку Qd |
451,584 |
602,112 |
752,64 |
1053,696 |
|
|
Потери в конус Qu |
2073,162 |
3030,006 |
4305,798 |
5422,116 |
|
|
Потери в катод Qk |
684,684 |
869,022 |
1000,692 |
1211,364 |
|
|
Потери в анод Qa |
505,344 |
694,848 |
947,52 |
1263,36 |
|
|
Потери в крышку Qd |
451,584 |
602,112 |
903,168 |
1204,224 |
|
|
Потери в конус Qu |
1913,688 |
3030,006 |
4624,746 |
5900,538 |
На рисунке 2 представлена вольтамперная характеристика плазмотрона V-типа. Данные экспериментов свидетельствуют об удобстве использования плазмотрона данного типа для задания мощности вследствие слабой линейной зависимости напряжения от тока.
Рис. 2. Вольтамперная характеристика плазмотрона V-типа
сверхширокополосный хаотический радиоимпульс
Как показывают результаты эксперимента, основная доля потерь приходится на конусную часть, через которую проходит вся масса плазмообразующего газа. Вместе с тем обзор исследований процессов в приэлектродной области показывает, что тепловые потери на электродах являются неотъемлемой частью работы плазмотрона и снижению не подлежат [1].
Одним из необходимых условий прохождения реакции с заданными параметрами является возможность регулировать температуру стенки реактора [2]. В связи с этим было принято решение использовать воздушное охлаждение. На рис. 3 представлены результаты измерения температуры стенки реактора от расхода воздуха охлаждения.
Рисунок 3
Температура стенки реактора установки в зависимости от расхода воздуха охлаждения.
Рис. 3. Зависимость температур от расхода воздушного охлаждения.
вф - верхний фланец реактора, нф - нижний фланец реактора, окно - температура смеси в диагностической секции.
газ химический температурный аргон
Данная зависимость доказывает возможность регулирования температуры стенки для обеспечения максимально эффективного прохождения реакции.
Наряду с тепловыми потерями немаловажным аспектом при разработке установки подобной направленности является необходимость использовать реагенты в различных фазовых состояниях. В связи с этим была разработана универсальная система подготовки и ввода реагентов. Часть, состоящая из испарителя, обеспечивающего возможность введения жидких реагентов в парообразном состоянии, и подогревателя, производящего догрев газа или смеси газа и пара перед вводом в реактор для повышения КПД установки, позволяет вводить газообразные и жидкие реагенты в реактор.
В дополнение к вышеуказанным составляющим специально разработан дозатор порошка с вводом порошка в камеру смешения в виде взвеси. Необходимость разработки конструктивно нового дозатора продиктована характеристиками порошков, которые предполагается использовать: гигроскопичностью и слипаемостью.
На основе испытаний дозатора ДПАМ-01 были определены следующие рабочие характеристики дозатора:
- диапазон размеров частиц - 50 нм ч 30 мкм
- скорость подачи - до 2 г/с
Заключение
Выполнен обзор имеющихся работ по технологиям переработки галогенидов, описаных во введении. Проведен расчет и анализ результатов расчета равновесного термодинамического состава выходящей смеси переработанных фторидов и хлоридов. На основе анализа разработана блок-схема процесса конверсии фторидов и хлоридов.
Разработан плазмотрон V- типа мощностью 2 - 15 кВт, схема электропитания и блок поджига дуги. Плазмотрон был запущен и протестирован, измерены тепловые потери.
Получены экспериментальные данные по зависимости КПД процесса нагрева от тока и расхода газа, зависимость вольтамперных характеристик от расхода газа в принятом типе плазмотрона.
Измерена зависимость температуры стенки реактора от величины расхода охлаждающего воздуха. Показано, что регулирование температуры стенки реактора легко осуществляется в необходимых пределах.
Определены рабочие параметры порошкового дозатора - глубина погружения и минимальный расход газа. Выявлен диапазон дисперсности порошков, которые гарантированно может подавать дозатор.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Жуков М.Ф., Козлов Н.П., Пустогаров А.В., Аньшаков А.С., Хвесюк В.И., Дюжев Г.А., Дандарон Г.-Н.Б. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах. Сибирское отделение Новосибирск. Издательство «Наука». 1982. с. 61.
Гусаров Е.Е., Малков Ю.П., Степанов С.Г., Трощиненко Г.А., Засыпкин И.М. Плазмохимическая технология обезвреживания галогенсодержащих отходов, в том числе полихлорированных бифенилов. Теплофизика и аэромеханика. 2010. том. 17, №4 c 646.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Рассмотрение основных особенностей изменения поверхности зонда в химически активных газах. Знакомство с процессами образования и гибели активных частиц плазмы. Анализ кинетического уравнения Больцмана. Общая характеристика гетерогенной рекомбинации.
презентация [971,2 K], добавлен 02.10.2013Характеристика основных стадий гетерогенного взаимодействия - адсорбции, химической реакции и десорбции. Содержание теории активных центров Лангмюра-Хиншельвуда. Закономерности взаимодействия химически активных частиц с поверхностью в условиях плазмы.
презентация [691,9 K], добавлен 02.10.2013Основы теории диффузионного и кинетического горения. Анализ инновационных разработок в области горения. Расчет температуры горения газов. Пределы воспламенения и давления при взрыве газов. Проблемы устойчивости горения газов и методы их решения.
курсовая работа [794,4 K], добавлен 08.12.2014Лазер с газообразной активной средой и особенности газов как лазерных материалов. Создание активной газовой среды в газоразрядных лазерах. Энергетические уровни атома аргона. Зависимость мощности излучения аргонового лазера от плотности разрядного тока.
курсовая работа [505,7 K], добавлен 23.06.2011Физика низких температур. Низкотемпературные проблемы и возможности сжижения газов. Интенсивность тепловых движений. Свойства газов и жидкостей при низких температурах. Получение низких температур. Сверхтекучесть и другие свойства жидкого гелия.
курсовая работа [988,1 K], добавлен 16.08.2012Обзор методов очистки дымовых газов тепловых электростанций. Проведение реконструкции установки очистки дымовых газов котлоагрегата ТП-90 энергоблока 150 МВт в КТЦ-1 Приднепровской ТЭС. Расчет скруббера Вентури для очистки дымовых газов котла ТП-90.
дипломная работа [580,6 K], добавлен 19.02.2015Системы охлаждения транспортируемого газа на компрессорных станциях. Принцип работы АВО газа. Выбор способа прокладки проводов и кабелей. Монтаж осветительной сети насосной станции, оборудования и прокладка кабеля. Анализ опасности электроустановок.
курсовая работа [232,3 K], добавлен 07.06.2014Химический состав и формирование химического состава газов в газовых и нефтяных залежах. Классификация газов: по условиям нахождения в природе, по генезису газов, по химическому составу, по их ценности. Методы определения состава природных газов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 30.10.2011Природа явления, свойства, способы получения и использование сжиженных газов. Безопасный метода Линде, эффективный метод Клода, исследование свойств при нулевой температуре с помощью сжиженных газов. Применение газов в промышленности, медицине.
реферат [303,8 K], добавлен 23.04.2011Уравнение состояния идеального газа и уравнения реальных газов, Бенедикта-Вебба-Рубина, Редлиха-Квонга, Барнера-Адлера, Суги-Лю, Ли-Эрбара-Эдмистера. Безразмерные и критические температуры и давления, методика их расчета различными методами и анализ.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 02.08.2015Силы межмолекулярного взаимодействия в газах. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы и внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов и получение низких температур. Виды межмолекулярных взаимодействий. Метастабильные состояния.
реферат [660,6 K], добавлен 06.09.2011Тепловые явления в молекулярной физике. Силы взаимодействия молекул, их масса и размер. Причина броуновского движения частицы. Давление идеального газа. Понятие теплового равновесия. Идеальная газовая шкала температур. Тепловые двигатели и охрана природы.
конспект урока [81,2 K], добавлен 14.11.2010Содержание молекулярно-кинетической теории газов. Химический состав жидкости. Особенности межмолекулярного взаимодействия в данном агрегатном состоянии. Механические и тепловые свойства твердых тел. Практическое применение плазмы - ионизованного газа.
контрольная работа [26,0 K], добавлен 27.10.2010Расчет горения топлива. Тепловой баланс котла. Расчет теплообмена в топке. Расчет теплообмена в воздухоподогревателе. Определение температур уходящих газов. Расход пара, воздуха и дымовых газов. Оценка показателей экономичности и надежности котла.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 10.01.2013Состав и марки технических сжиженных углеводородных газов, применяемых в газоснабжении. Свойства, достоинства и недостатки сжиженных газов, их хранение и использование. Одоризация смеси газов и жидкостей. Диаграммы состояния СУГ. Пересчёт состава смесей.
реферат [201,1 K], добавлен 11.07.2015Явления переноса в газах. Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул в газах. Диффузия газов и внутреннее трение. Вязкость и теплопроводность газов. Коэффициенты переноса и их зависимость от давления. Понятие о вакуумном состоянии.
презентация [2,7 M], добавлен 13.02.2016Описание конструкции котла. Расчет продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов и концентраций золовых частиц в газоходах котла. Определение расхода топлива. Коэффициент полезного действия котла. Расчет температуры газов на выходе из топки.
курсовая работа [947,7 K], добавлен 24.02.2023Теплоемкость газов, твердых тел. Примеры значений. Методы определения теплоемкости индивидуальных веществ. Экспериментальное измерение теплоемкости для разных интервалов температур – от предельно низких до высоких. Производные потенциалы Гиббса.
реферат [36,4 K], добавлен 11.09.2015Понятие теплового равновесия. История создания и развития термометра: Галилей, Ньютон, Фаренгейт, Цельсий. Характеристика абсолютной, реальной и термодинамической шкалы температур. Использование низких температур для превращения газов в жидкость.
реферат [19,1 K], добавлен 09.02.2011Природный газ как газообразное топливо, представляющее собой смесь горючих и негорючих газов, его состав и компоненты. Определение численности населения микрорайона, расчет годового и часового расхода газа. Подбор нужного технологического оборудования.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 31.01.2016
