ПЛАЗМАЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ҚОНДЫРҒЫЛАР ЖӘНЕ ПРОЦЕСТЕР

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 22Следующая ⇒

ПЛАЗМАЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ҚОНДЫРҒЫЛАР ЖӘНЕ ПРОЦЕСТЕР

§ 8.1 Төмен температуралы плазма алу қондырғылары және олардың қолдану облысы

Плазмалық технология – 50 жылдардан бастап қазіргі кезге дейін тірлі мемлекеттерде қарқынды дамып келе жатқан өндірістің жаңа тармағы. Бұған дәлел ретінде ғылыми ақпараттар мен патенттердің үлкен ағынын және өндірісте қолдану облысының кеңеюін келтіруге болады.

Ғарыш техникасының дамуына байланысты, түрлі типті қозғалтқыштар, соның ішінде плазмалық, атмосфераның тығыз қабаттарына кіргенде жұмыс қабілетін сақтап қала алатын материалдар мен ғарыш аппараттарының конструкциясын жасау және термоядролық синтез, жоғары жылдамдықтардағы газодинамика, газ разрядының физикасы, жоғары режимдік параметрлердің химиялық технологиясы облыстарындағы зерттеулер қажеттілігінен плазмалық технологияның дамуының алғышарты қалыптасты. Плазмалық технологияны пайдаланудың нәтижесінде жоғары технологиялық қасиеттерге (отқа төзімділік, беріктілік) ие жаңа материалдар ғана емес, осы материалдарды эффективті өңдей алатын аппаратура пайда болды.

Қара (тот баспайтын) және түсті металдарды плазмалық кесу алғаш рет  1956- 1957 жылдары КСРО-да жүзеге асырылды. Ол қалың болат, мыс және оның қоспалары, аллюминий және басқа металлдарды жоғары жылдамдықпен кесуге мүмкіндік береді (мысалы, қуаты 100 кВт плазмотрон қалыңдығы 30 мм болатты минутына төрт метр жылдамдықпен кеседі). Бұған қоса, дәнекерлеу цехтарында өлшемін келтіру жұмыстары азаяды, өйткені плазмалық кескіш жоғары дәлдікке ие. Плазмалық кесу кеме жасау, ауыр және атомдық машинажасау, химиялық және электротехникалық өнеркәсіпте кеңінен қолданылады.

Плазмалық дәнекерлеу мыс, латунь, қола, аллюминий және оның қоспаларынан жасалған бөліктердің жалғануын қамтамасыз етеді. Плазмалық қаптау (покрытие) бөліктерді қосымша және негізгі материалдардың минимал араласуымен отқа төзімді, антикоррозиялық құраммен шаңдату немесе ерітінділеуді қамтамасыз етеді.

Плазмалық ағындарды пайдаланудың маңызды бағыты – электромагниттік үдеткіштердің қолданылуымен жүзеге асатын, вакуумдық плазмалық технология. Вакуумдағы плазма бұлтына теріс потенциалды бөлшек орналастырылады. Плазма көлемінен оң иондар тартып алынып, электр өрісінде үдетіліп, бөлшекке келеді. Мұндай жүйеде онмыңдаған электрон-вольт энергися бар, жылдамдығы секундына 100 км-ға дейінгі бөлшектердің ағынын алынады. Бұл атомарлық бөлшектердің беттік конденсациясына, металдардың бетінің булануына, атомдарды кристаллдық торға терең енгізуге, қажетті иондардың имплантациясына негізделген технологиялық процесстерді жүргізуге мүмкіндік береді.

Вакуумды плазмалық қондығыларда барлық белгілі металдардың, қоспалардың, органикалық және бейорганикалық заттардың плазмасы алынуы мүмкін. Бұл жағдайда түрлі заттардың плазмасы басқа жағдайларда мүмкін емес химиялық әсерлесуі мүмкін.

Вакуумдағы плазмалық технологияның көмегімен келесідей өзекті мәселелер шешіледі:

активті функцияларды орындайтын, арнайы қасиеттері бар материалдардың ерекше таза қабатарын алу (магнитті, оптикалық, эмиссиялық, жоғары өкізгіштікке ие және басқа қабаттар);

конструкция элементтерін агрессиві орта, жоғары жылдамдықты газ ағыны, жоғары температура әсерінен тосқауылдық қабаттармен қорғау;

материалдардың беттік қабатының құрылымды- энергетикалық күйін өзгерту (беріктілігін арттыру, жартылай өткізгіштерді қоспаландыру (легирование) және басқалар);

жоғары механикалық және эксплуатациялық қасиеттерге ие, көп қабатты құрылым түріндегіматериалдарды алу;

таспалы (пленочных) монокристалды құрылымдарды алу.

Вакуумды плазмалық технология, кейбір қиындықтарына қарамастан, материалдарды контактсыз өңдеу әдістерінің арсеналын айтарлықтай толықтыруға мүмкіндік береді.

Плазмалық технологиялық процесстер химияда келесідей негізгі сатылардан тұрады: 1) қысым мен температураның қажетті параметрлері мен құрамды плазма алу; 2) қатты, сұйық немесе газ күйіндегі заттарды – реагенттерді енгізу және олардың әсерлесуне қажетті уақыт беру; 3) мақсатты өнімді немесе бірнеше өнімдерді реакция аумағынан бөліп алу.

Плазманы ау үшін әр түрлі принципиалды схемаға ие плазматрондар пайдаланады. Плазмохимиялық реакциялар екі түрлі әдіспен жүзеге асырылуы мүмкін: плазманың барық құраушыларын электр разряд аумағына енгізу және разряд аумағынан тыс плазма ағынына реагенттерді енгізу. Бірінші жағдайда плазмотрон реакцялық көлеммен – реактормен бірігеді, екінші жағдайда плазмалық ағын мен енгізіетін материалдың араласуы жүзеге асатын, цилиндрлік суытылатын көлем түрінде жасалған ағынды плазмалық реакторлар қолданылады.

Реакция өнімдері разряд аймағынан тыс плазмаға қосымша газ немесе сұйықтық қосу арқылы және суытылатын жылу алмасушы экран көмегімен суытылады.

Химияды плазмалық технологиялық процесстер келесілемен сипатталады:

1. Қондырғының технологиялық бөлігінің кенет қысқауын қамтамасыз ететін жоғары температуралылық (энергиялылық) және үлкен жылдамдылылық (контакт уақыты ).

2. Плазмохимиялық процесстердің бірсатылылығы. Мысал ретінде плазмада жүзеге асырылатын белил өндірісінде қолданылатын титанның пигментті оксидін

химиялық өндіріске қажетті ацетилен

тыңайтқыш өндірісіне қажетті азот оксидін

металл окситерінен таза металл

алу реакциялары келтіруге болады.

3. Қиын қайта өңделетін шикізат (табиғи газ, ауа, шикі мұнай, қиын өңделетін құрамында металл бар минералдар) процестерінде қолдану мүмкіндігі.

4. Шикізат тазалығымен анықталатын және қоспалардың әсерінен өзгермейтін плазмада алынатын заттардың тазалығы.

Реакцияның жанама өнімдері де, мысалы сутегі және хлор, құнды құраушылар болып табылады және өндірісте қолданылады.

Егер көмірсутегілердің пазмалық пиролизінде реакция өнімерінің жылдам суытылуы ұйымдаспаған болса, көмірсутегінің ыдырауы жоғары сапалы күл мен техникалық сутегінің қалыптасуымен соңына дейн жүреді. Процесс 1,5 К-нен 5-6 мың К аралығындағы температурада жүреді.

Су буының плазмасының ағыны түрлі органикалық заттардан мақсатты өнімді алудағы келешекті энергия тасымалдаушы болып табылады.

Азотты тыңайтқыш өндірісінде қолданылатын азот оксидтерін алу үшін 2000-1800 К температураға дейін  К/с жылдамдықпен, кейін жылу алмасушыларда суытылатын, қысымы 200-300 кПа температурасы 3000- 3500 К ауа плазмасы қолданылады.

Плазма алу әдістерін келесідей топтасытыруға болады: 1) электр тізбегіндегі өткізгішті жару; 2) электр ұшқыны; 3) жоғары жиілікті факелдік разряд; 4) тәждендіруші (коронирующий) разряд; 5) доғалық разряд.

Жоғары жиілікті және доғалық разряд көмегімен плазма алу әдістері тиімдірек екендігі анықталды. Қазіргі кезде соңғы әдіс бірнеше артықшылықтарға ие:

1) Түрлі химиялық құрамдағы қатты, сұйық және газ тәріздес ортадан жоғары пайдалы әсер коэффициентімен ұзақ уақыт аралығында плазма алу мүмкіндігі;

2) Вакуумда және жоғары қысымда плазма алу мүмкіндігі;

3) Стандартты электрлік қорек көздерін пайдалану мүмкіндігі.

Плазмотрондарда плазма алу үшін, плазма түзуші орта, газдарды пайдаланады. Ол бір немесе бірнеше компонентті болуы мүмкін. Бір компонентті плазма түзуші орта ретінде аргон, гелий, азот және сутегіні пайдаланады.

Плазмалы технологиялық реакторда көп құрамды плазма түзуші ортаның құрамын таңдау арқылы кез- келген атмосфераны алуға болады: қышқылдайшы, қалыпқа келтіруші немесе нейтралды.

Энтальпия - плазманың жылулық параметрлерінің негізгілерінің бірі, көлем немесе масса бірлігіне сәйкес жылу мөлшері.

Атмосфералық қысымдағы кейбір плазма түзуші газдардың меншікті энтальпиясының температураға тәуелділігі 8.1 - суретте көрсетілген. Суреттен келіп шығады:

1) 4-8 мың Кельвин температурада молекулалардың диссоциациясына жұмсалған энергия есебінен екі атомды газдардың энтальпиясы бір атомды газдардан артық болады. Мысалы T= 8000 К азот энтальпиясы аргон энтальпиясынан 5 есе артық;

2) Қыздыру аппараттарында жоғары энтальпияға ие молекулалық плазма түзуші газдарды пайдалану тиімдірек, өйткені оларың температуралық эффективтілігі төменгі температураларда көбірек.

1- сутегі; 2- азот; 3- аргон

8.1– сурет. Газдардың энтальпиясының температураға тәуелділігі

Кейбір плазма түзуші газдардың қасиеттерін қарастырайық:

Аргонның энтальпиясы төмен, сондықтан оны бір компонентті плазма түзуші орта ретінде пайдалану тиімсіз. Жоғары температураларда аргонның электр өткізгіштігі жоғары болғандықтан, доғалық разряд бағанындағы электр өрісінің кернеулігі төмен болады. Аргон ең қымбат газдардың бірі және көбінесе оның химиялық инерттілігі үлкен рөл атқаратын кездерде қолданылады.

Азот, көбінесе, бір компонетті плазма түзуші орта ретінде пайдаланылады. Оның жоғары температуралардағы жылу өткізгіштігі және жылу сыйымдылығы айтарлықтай жоғары. Осы себепті азот атмосферасында электрлік разряд электр энергиясының жылу энергиясына эффективті түрленуін қамтамасыз етеді.

Гелий аргонға қарағанда жоғары энергетикалық қасиеттерге ие. Бірақ қымбаттылығына және аз таралуына байланысты плазмалық қондырғыларда пайдаланылуы шектеулі. Ол, көбінесе, балқыту пештерінің жұмыс кеңістігінің инертті атмосферасындағы қыздыру эффективтілігін арттыру үшін аргонға қоспа ретінде пайдаланылады.

Сутегі – ең жоғары энтальпиялы плазма түзуші газ. Сутегілік доғадағы электр өрісінің кернеулігі аргондікінен бірнеше есе жоғары. Басқа газдармен салыстырғанда сутегінің жылу өткізгіштігі де жоғары. Ол арзанырақ және дифицитті емес. Бірақ жоғары температураларда таза сутегі плазма түзуші аппараттың электродтарын істен шығарады, сондықтан ол аргонмен қоспа ретінде пайдаланылады.

Жылу беріліс коэффициентінің температураға тәуелділігі плазманың маңызды сипаттамасы болып табылады (8.2 – сурет). Суреттен плазманы суыту кезіндегі молекулалық газдардың диссоциация процессі оның жылу берілісін арттыратыны келіп шығады.

8.2 - сурет. Сутегі(1), гелий (2), азот (3), аргон (4) үшін жылу беріліс коэффициентінің температураға тәуелділігі

Күрделі плазма түзуші қоспаларды пайдаланған кезде энергетикалық көрсеткіштер бойынша плазманың оптималдық параметрлерін, электр доғасының жануының тұрақтылығын және электродтардың беріктілігін қамтамасыз ету үшін қажетті компоненттер мен олардың қатынасын таңдайды.

Төменгі температуралы плазма генераторы немесе плазмотрон – плазма түзуші ортаны электрлік разрядпен қыздыру жүзеге асатын элетрлік аппарат. Доғалық плазмотрондардың негізгі бөліктері: электродтар, плазма ағынын тудыратын ішінде электродтар орналасқан немесе электродпен біріктірілген разрядтық камера, плазма түзуші газды енгізу жүйесі, доғалық разрядты басқару жүйесі. Бұлардың түрлі конструкциялық орындалуына және түрлі комбинацияларына байланысты плазмотрондардың принципиал-дық схемаларының саны көп.

Доғалық плазмотрондардың электродтық жүйесінің ұзақ жұмыс ресурсын қамтамасыз ету үшін қиын балқитын материалдарды (C, Mo, W, Zr, Hf)  пайдаланады немесе жылу ағынының сумен суытылатын мыстан жасалған электродтың үлкен ауданына тарату үшін доғаның тірек дақтарын (пятна) көшіреді. Сондықтан қиын балқитын электродтарды мыс электр ұстағышқа дәнекерленген немесе пресстелген аз өлшемді цилиндр немесе стержень түрінде орындалады. Мыстан (болаттан) жасалған оңай балқитын электродтар ішкі жағынан электр доғасының тірек ұшы қозғалатын цилиндр немесе тороид түрінде болады.

Электр доғасын тұрақтандыру әдісі бойынша бұл класстағы плазмотрондардың бір- бірінен ерекшеленетін екі түрін ажыратуға болады: сумен суытылатын қабырғамен және газ немесе сұйықтықтың құйынды ағынымен.

Плазмотронда (8.3- сурет) доғалық разряд оқшауламамен ажыратылған мыс секциялардың қатарынан тұратын сумен суытылатын қабырғамен ажыратылған (+) және (-) екі электродтың арасында жанады. Суыту әсерінен қабарға маңында суық және электр өткізгіштігі аз газ қабаты қалыптасады, сондықтан доға канал қимасының бөлігін ғана алады және доға бағанында ток тығыздығы еріксіз артып, плазманың температурасы айтарлықтай көтеріледі.

8.3 - сурет. Доғасы қабырғамен тұрақтандырылатын плазмотрон сұлбасы

Егер ұзын канал бойында секциялар болмаса, одан өтетін газ қызып, диэлектрлік беріктілігін жоғалтады. Бұл жағдайда доға бағаны мен суытылатын қабырға арасындағы қызған газ қабатының тесілуі байқалады. Бұл құбылыс «доғаны қабырғамен ұштасуы (шунтирование)» деп аталады. Ұштасу процесіплазмотрон жұмысына әсер етеді, атап айтқанда ол доғаның Вольт Амперлік сипаттамасының құлдырау формасын қалыптастырады, плазманың температурасын, плазмотронның қуатын шектейді және ПӘК-ін азайтады.

Газдың құйынды ағынымен тұрақталатын доғалы плазмотронның принципиалды сұлбасы 8.4 - суретте көрсетілген. 6 тангенциал тетік арқылы 1 құйындық камераға берілген газ 2 мен 4 электрондардың арасында плазмотрон каналында туындаған құйынды ағын осі бойында 3 доға жанады. Қарқынды жылу алмасу процесстері нәтижесінде газ қызады және 4 электрод арқылы шүмектен плазма ағады. Газ негізінен қабырға маңындағы облыста қозғалғандықтан құйындық камера мен 4 электрод каналында газтығыздығының градиенті бар. Осының нәтижесінде доға бағаны электрод осіне ығысады. Газ құйынының тұрақтандырушы әсері барлық газ қызып оның айтарлықтай өткізгіштігі пайда болғанша немесе газ ағынының жылдамдығының тангенциал құраушысы өшкенше сақталады. Газ ағынының жылдамдығының тангенциал құраушысының әсерінен шығыс электродтағы доғаның тірек дағы (пятно) канал беті бойымен осьтік компоненттік жылдамдық ағынымен төмен қарай ығысады. Осылай құбырлық электродтардың ұзақ мерзімді қызметі қамтамасыз етіледі. Плазманың ортамассалық температурасы мұндай плазмотрондарда азотпен және ауамен жұмысы кезінде 5000-6000 К аспайды. Пайдалы әсер коэффициенті         (мұндағы - қызған және суық газ энтальпиясының айырмашылығы; - газдың секундтық шығыны; - плазмотронның электрлік қуаты) 0,75- 0,85 жетеді. Секцияландырылған электродты және плазма түзуші газ берілуі секциялар арасында таратылуы арқылы доғадағы кернеуі айтарлықтай көтерілген плазматрон бұдан жетілдірілген болып табылады.

1- құйындық камера; 2- ішкі стерженьдік электрод; 3- доға бағаны;

4- құбырлы шығыс электроды; 5- соленоид; 6- тангенциалдық канал

8.4 - сурет. Газдың құйынды ағынымен тұрақталатын доғалы плазмотрон

Құйынды тұрақтандырғышы бар плазмотронның электродтарының эрозиясының төмендеуі доғаның радиалды аймақтарына өстік магнит өрісін беттестіру арқылы жүзеге асуы мүмкін. Конструкциялық қарапайымдылығы, жеткілікті жоғары жылулық ПӘК және электродтардың үлкен жұмыс ресурсы қарастырыл,ан плазмотрондардың кең таралуына себеп болды.

Электрод аралық қосымшасы бар плазмотрон доғасы қабырға және құйынды газ ағыны арқылы тұрақталатын плазмотронның модификациясы болып табылады. Осындай плазмотронның доғалық аймағының принципиалдық конструкциясы 8.5 - суретте көрсетілген. Доға 8 және 12 электродтар арасында 3 және 4 электрод аралық оқшауланған қосымшалардық қуысында жанады. Доға бағанының қимасы қосымшаның қуысының ішкі диаметрімен шектелген.

Тогы, газ шығыны, қысымы және канал диаметрі дә осындай доға ұзындығы өздігінен орнатылатын плазмотрондарға қарағанда кернеу құлауының үлкен мәндері қосымша арқылы доға ұзындығын реттеу мүмкіндігіне байланысты. Бұл көбірек қуат беріп, сәйкес жоғарырақ температуралы плазма алуға мүмкіндік береді.

1- қатодтық түйін; 2- катод корпусы; 3- электрод аралық қосымша (МЭВ) секциясы; 4- электрод аралық қосымша өтпелі секциясы; 5- шихталы өткізгіш; 6- цанга; 7- анод корпусы; 8- анодтық шүмек (сопло); 9- оқшаулама; 10- кіріс шүмегі; 11- газ формаландырушы; 12- катод

8.5 - сурет. Секцияланған ПН-6 электрод аралық қосымшасы бар плазмотрон

Мұндай плазматрондарда доғаның баған диаметрі шектеулі болғандықтан,доғалық разрядтың ұлғайтылған ВАХ – ын алуға болады.

Көлденең – желпімелі доғалық плазматрондарда және доғалық разрядтың коаксиалды түрде орналасқан электродтың басқару мінездемесі,доғалық разрядтағы тоқ өткішгіш баған,қозғалатын осьтік магнит өрісін жасап шығарады.

Плазматронның магнит тұрақтылық доғасының сұлбасы 8.6–суретте көрсетілген.

1)орталық электрод ;2)сыртқы электрод ;3)соленоид ;4)доғаның тіреуі ;5)плазма ағысы ;6)газ жеткізу ;7)изолятор

8.6 – сурет.Доғаның магнит тұрақтысы бар плазматрон сұлбасы

 (1) және (2) электрод арасында электрік доға(4) қызады.Магнит өрісі соленоидта(3) пайда болады.Газ электродтар арасынан өтеді және электрлік доға мен электродтар арасындағы саңылауда қарқынды қызады және шүмек(сопло) арқылы жоғары температуралы сорғалап ағу түрінде шығады.Мұндай плазматрондарда доғаның кеңістік күйі үш фактормен анықталады:орталық электродтың геометриялық орны,аэродинамикалық күштер және магнит өрісінің пішіні.Доға магнитті катушканың осьі ортасына жақын жерде ұстап тұрады және ағын шоғыры әрекетімен оның ағыс жағына қарай тозады(сносится).Доғаның айналу жылдамдығы разряд тоғы мен магнит өрісі кернеулігіне пропорционал.

Баяу балқитын материалдан орталық электродты дайындау кезінде плазматронның КДП – сы 0,52 – 0,76 құрайды және артықшылығы цилиндрлі электродтың шығынына байланысты болады.

Сақиналы электроды бар плазматрон(8.7–сурет)доғалық разряд бағанының көлденең – салқындату жүйесіне қарайды.Тороидальды электроды бар плазматрон сұлбасы 8.7 – суретте көрсетілген.

1)қыздырылған газдың ағыны ;2)шүмектің шығысы ;3)соленоидтар ;4)камераның корпусы ;5)доғаның тұтану механизмі ;6)тороидальды электродтар; 7)экран

8.7 – сурет.Тороидальды электроды бар плазматрон сұлбасы

Плазма кейпіндегі газ плазматронның(4) ішкі корпусында және электродтардың(6) параллель сақина арасындағы кеңістікте қозғалатын доғалық разряд арқылы үйіледі(накачивается).Бұл плазманың сорғалап ағу(1)түрінде шүмек(3) арқылы шығады.

Электродтар айналасында орналасқан соленоидтар(3) магнит өрісінің индукция векторы,доғаның тоғына перпендикуляр болатындай етіп,саңылауда магнит өрісін тудырады.

Жоғары ішкі камералы қысым кезінде конструкция үлкен тоқтарда жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

Айнымалы бірфазалы тоқ кезінде жұмыс істейтін плазматрондар қаралғандармен ұқсас.

Плазмалық технологияда үш бірфазалық комбинацияны ұсынатын үш фазалы плазматрондар қолданысқа енді.

Конструктивті ерекшелігі бойынша бір және көп камералы үшфазалы плазматрондар болып бөлінеді.Біркамералы плазматрондар кезінде,барлық үш доға бір көлемде қызады.Доғалық разрядтың тұрақтылығы,тоқтың қарама – қарсы алмасуы кезінде жоғары эмиссиялық қабілеттілігін сақтайтын баяу балқитын электродпен қолданумен қамтамасыз етеді.

Стерженьді электроды бар үшфазалы біркамералы плазматрон 8.8 – суретте көрсетілген.

1) изоляциялы блок ; 2) электрод ; 3) доғалық камера;

8.8 – сурет.Цилиндрлі стерженьді электроды бар үшфазалы плазматрон

Газды үрлеу бойымен камераны бойлай созатын электродтар арасында үшфазалық электродтық доға жанады.Камерадағы газдың тангенциал берілісі электрлік доғаның тұрақтылығын және плазматронның қабырға қорғанысын жалғамасыз әсер етуге мүмкіндік береді.Айнымалы тоқтың барлық плазматрондарында ВАХ құламалысы бар.Практикада қаралғандардан басқа,айнымалы және тұрақты тоқ бірмезгілде қолданылатын қорек көзі үшін, сонымен қатар,өнеркәсіптің айнымалы тоғы және жоғары жиілікі қорек көзі үшін де плазматрондар қолдануын таптық.

Плазмотрондағы қуатты реттеу қорек тізбегіндегі кедергіні (реттелетін дроссельдер) қорек көзінің кернеуі мен доғаның нөкерлік қуаты арқылы өзгертуімен жүзеге асады.

Плазмотрондардың энергетикалық және вольт-амперлік сипаттамасы өзара байланысқан бірнеше параметрлерге тәуелді. Сонымен қатар, олар сызықтық емес, сондықтан оларды теориялық түрде зерттеу өте қиын, кейде тіпті мүмкін емес. Сол үшін плазмотрондар, әдетте, мақсатты тағайындалу бойынша жасап шығарылады.

Жоғары жиілікті плазмотрондарды (8.9-сурет) индукциялы, сыйымдылықты, факелді, аса жоғары жиілікті (АЖЖ) деп бөледі.

Жоғары вольтті плазмотрондар электромагнитті катушка-индуктор (4) немесе жоғары энергия көзіне қосылған электродтар (6),(8), разрядты камера 3, қыздырылатын газ енгізілімінің тізбегінен тұрады.

Жоғары жиілікті индукциялы плазмотронда газ, (8.9,а–сурет) өткізгіш ортаның 6,3 кГц-тен 20 МГц аралығындағы жиіліктегі индуктордың айнымалы электромагнитті өрісіндегі индукциялы қыздыру кезіндегідей, құйынды токпен қыздырылады.

а) Жоғары жиілікті индукциялы плазмотронда газ ;б) Жоғары жиілікті сыйымдылықты плазмотрон ;в) Жоғары жиілікті факелді плазмотронда;г) Аса жоғары жиілікті плазмотрондар

8.9 – сурет.Жоғары жиілікті плазматронның сұлбасы

Процесс басында өткізгіш ортаның түзілуі үшін индуктор аймағында бөтен көз (мысалы, доғалық разряд) көмегімен жоғары температуралы өткізгіш газ облысы пайда болады. Бұл процесті жану деп атайды. Жанудан кейін камерада өзін-өзі қолдайтын электродсыз разряд пайда болады 2. Құйынды токтың плазмаға ену тереңдігі (δ, см) мына формуламен анықталады: , мұндағы ρ – плазманың меншікті кедергісі; f – жиілік, Гц; µ - магнит өтімділік; плазма үшін µ=1. 15 000 К кезінде аргонның, азоттың және сутегінің меншікті кедергісі сәкесінше 0,01, 0,025, және 0,1 Ом∙см-ге тең.

Разрядты камера арқылы газды үрлеу арқылы оның шығыс бөлігінен температурасы (7,5÷15,0)∙10³ К температурадағы және жылдамдығы 10 – 60 м/с болатын плазма ағынын алады.

Жоғары жиілікті сыйымдылықты плазмотрон (8.9,б–сурет) арасында жоғары жиілікті электрлік өріс пайда болатын жоғары вольтті 6 және жерге тұйықталған 8 электродтардан тұрады. Газдағы электрондар энергияны жоғары жиілікті электр өрісінен алады және соқтығысу кезінде газ температурасын арттыра отырып бейтарап бөлшектері энергиямен алмасады.

Жоғары жиілікті факелді плазмотронда (8.9,в –сурет ) атмосфералы қысымға жақын болғанда факелді разряд формасы шырақ жалыны түрінде болады. Факелді разряд жиілігі 10 мГц және одан жоғары жиіліктегі электр өрісіндегі қисықтық беті үлкен (жүздерде және т.б.) электродтарды мейлінше жеңіл пайда болады.

Аса жоғары жиілікті плазмотрондар(8.9,г – сурет) үлкен жұмыс қорына (тетіктердің ауыстырылуынсыз 2 – 3 ай), хлор, оттегі және т.б. сияқты агрессивті газдардың таза плазмаларын, яғни электродтардың заттармен ластануынсыз алу мүмкіндіктері арқасында химиялық және металлургиялық өнеркәсіпте кеңінен қолдану болашағы бар. Алайда, әзірге олар доғарық плазмотрондарға қарағанда төмен энергетикалық ПӘК пен күрделі қорек көзіне ие.

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов