Проектирование электродугового подогревателя газа серии ЭДП-104А заданной мощности, предназначенный для работы в камере смешения трехструйного плазменного реактора для производства нанокристаллического материала заданного состава
Введение
Многоструйные прямоточные реакторы обладают широкими технологическими возможностями, так как их конструкция позволяет одновременно эксплуатировать несколько плазмотронов, что обеспечивает создание агрегатов большой единичной мощности, и формирование результирующего потока с равномерным температурным полем. В реакторах такого типа осуществляется синтез нанодисперсных материалов при ограниченном (10-3–10-2с) времени пребывания реагентов в реакционной зоне. Поэтому для достижения высокой селективности процесса при требуемой степени превращения сырья в готовый продукт необходимо исследовать и оптимизировать гидродинамические и теплотехнические характеристики реактора. Многоструйные реакторы выполняются, как правило, в трехструйном прямоточном вертикальном варианте с равномерным по окружности расположением плазмотронов, в полной мере учитывающим ограничения, вносимые габаритами плазмотронов. Установка трех, работающих на один канал, плазмотронов, позволяет значительно повысить подво
Содержание
Введение 4
1. Конструкции плазмометаллургических реакторов 6
1.1 Основные этапы совершенствования конструкции плазмометаллургического реактора 6
1.2 Способы реализации плазменных процессов переработки дисперсного сырья 9
1.3 Конструкции плазмометаллургических реакторов 11
2 Расчет характеристик электродугового плазмотрона 16
2.1 Расчет рабочих параметров и геометрических размеров электродуговой камеры 16
2.2 Расчет ресурса работы плазмотрона 18
2.3 Расчет среднемассовой температуры плазменной струи на выходе из анода плазмотрона 21
3 Способ получения карбида титана 28
3.1 Технологическая схема производства нанопорошка карбида титана 29
Список использованной литературы 32
Приложение А 33
Список использованной литературы
1. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н.Б. Варгафтик – М.: Наука, 1972. - 720 с.
2. Галевский Г.В. Гидродинамические и теплотехнические характеристики трехструнного прямоточного реактора для высокотемпературного синтеза тонкодисперсных материалов / Г.В. Галевский [и др.]: - Новосибирск: ИТ СО РАН, 1990. - 40 с.
3. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы: - Ленинградское отделение / С.А. Крапивина. - М.: «Химия», 1981. - 247 с.
4. Дембовский В.П. Плазменная металлургия / В.П. Дембовский. - М.: Металлургия, 1981. - 208 с.
5. Сурис А.Л. Термодинамика высокотемпературных процессов: справ. изд. / А. Л. Сурис. - М.: Металлургия, 1985. - 568 с.
6. Галевский Г.В. Основы проетирования электродуговых плазмотронов/ Г.В. Галевский, В.В. Руднева, О.А. Полях: Методические указания – Новокузнецк, СибГИУ – 2018г
7. Горовой М.А Способ получения высокодесперсного порошка диоксида кремния: пат. 2007128167/15 Российская Федерация. 2007. Бюл № 8
8. Электродуговые плазмотроны / под.ред. М.Ф. Жукова.- Ново- сибирск : ИТФ СО АН СССР, 1980. – 84 с.
9. Пархоменко В.Д. Технология плазмохимических производств: учеб. пособие / В.Д. Пархоменко, П.Н. Цибунов, Ю.Н. Краснокут- ский. – Киев: Высшая школа, 1991. – 255 с.
10. Космачев, П. В. Исс
Сопоставление зависимостей энтальпии от температуры при атмосферном давлении, показывает, что энтальпия молекулярных газов (азота, водорода) при относительно низких температурах (4.103 - 1 .104 К) в результате диссоциации молекул достигает высоких значений и почти на порядок превышает энтальпию одноатомных газов (аргон, гелий). Применение молекулярных газов позволяет достигать высоких значений теплового КПД плазмотронов, составляющего 60- 80 % для азота и водорода, в то время как для плазмотронов, работающих на гелии и аргоне, этот показатель составляет 40-50 %. Наряду с этим стоимость аргона и гелия значительно превышает стоимость водорода и азота. По этим причинам использование в качестве плазмообразующих молекулярных газов представляется предпочтительным.
Водород и азот в ряде процессов могут быть использованы одновременно в качестве теплоносителя и химического реагента. Следует также отметить взрывобезопасность азота, простоту конструкции и надежность работающих на нем плазмотронов, например ЭДП-104А.
Аппараты для плазменных процессов получения высокодисперсных материалов должны соответствовать следую