ТОМ 70, №4
Numerical modelling of electric arcs
Thermal plasmas generated by electric arc discharges
between various types of electrodes or by plasmatrons
have many well-established - and numerous potential
- applications in extractive metallurgy, materials
processing and high temperature chemistry. The current
range is from below 100 A in welding arcs to above
100 kA in electric arc furnaces (EAF) for steel-making
and submerged arc furnaces (SAF) for production of
silicon alloys. AC as well as DC is used. To improve
process understanding and equipment design a number of
simulation models have been developed reaching higher
levels of sophistication as more computer capacity has
become available. This report reviews the state-of-the
-art of arc simulation and discusses some important
problems and challenges for future modelling work - in
particular on high currents and AC operation. The
perspective is the metallurgical and chemical
engineers' demand for practical simulation models
- not the physicist's very stringent approach.
Автор:
J. A. Bakken , Liping Gu , H. L. Larsen, V. G. Sevastyanenko
Стр:
531-
Cтатистический анализ процессов энергопереноса в магнитодвижимой дуге
Методами регрессионного анализа проведен последовательный
отбор доминирующих переменных в обобщенной вольт-амперной
характеристике магнитодвижимой дуги. Показано, что с
возрастанием межэлектродного расстояния и магнитной
индукции усиливается роль турбулентного энергообмена.
Автор:
А. М. Есипчук , Н. И. Чубрик , О. И. Ясько
Стр:
545-550
Heat transfer and plasmatron electrode erosion
A simple thermophysical model is proposed for cold
electrode erosion in electric arc heaters. The
model regards erosion as characterized by an
effective enthalpy for the change of state of the
electrode material in the arc spot from solid to
plasma. We show that the erosion problem can be
represented by a system of three simple equations,
based on the one -dimensional heat diffusion
equation. The total heat flux in the arc spot can
be represented by thermal volt-equivalent. The
magnetically driven arc rotating between ring
copper electrodes has been used for the experiments.
The present model enables to reveal the relative
significance of the different parameters in the
erosion process and to predict the erosion behavior
in cold electrodes electric arc heaters over a wide
range of parameters.
Автор:
Marotta A., Sharakhovsky L. I., Borisyuk V. N.
Стр:
551-559
Экспериментальное исследование гетерогенного плазменного потока в реакторе с многоструйной камерой смешения
Представлены результаты измерения параметров плазменного
потока с частицами различных материалов (Al2O3, SiO2,
каолина, фосфорита и шамотного песка) на выходе из камеры
смешения плазменного реактора, выполненные оптико
-спектроскопическим методом.
Автор:
Шиманович В. Д., Моссэ А. Л., Кратько Л. Е., Чубрик Н. И., Ершов-Павлов Е. А., Ермолаева Е. М., Кнак А. Н.
Стр:
560-568
Pасчет характеристик водородной цилиндрической электрической дуги по обобщенным зависимостям
Влияние закрутки потока плазмообразующего газа
на энергетические характеристики плазмотронов
вихревой схемы
Автор:
Бублиевский А. Ф.
Стр:
569-575
Влияние закрутки потока плазмообразующего газа на энергетические характеристики плазмотронов вихревой схемы
Проведены исследования влияния закрутки плазмообразующего
газа на энергетические характеристики плазмотронов
вихревой схемы двухстороннего истечения, с "глухим"
трубчатым и торцевым электродами. Полученные результаты
свидетельствуют о влиянии закрутки потока на энергетические
характеристики плазмотронов исследованных схем.
Автор:
Борисюк В. Н., Костин Н. А., Оленович А. С.
Стр:
576-579
Тепловые потоки в канале плазмотрона
Численное моделирование продольно обдуваемой электрической
дуги двумерными газодинамическими уравнениями позволило
определить температурные и скоростные поля, осевые и
радиальные составляющие конвективных, кондуктивных и
радиационных потоков тепла, тепловые потери в стенку
канала. Модель учитывает перенос излучения в реальном
спектре электродуговой плазмы. По результатам расчетов
в аргоне и воздухе получены аппроксимационные выражения
для температурных зависимостей дивергенций потоков
излучения
Автор:
Л. Н. Панасенко
Стр:
580-583
Обобщение характеристик каскадных электрических дуг в разных газах
Проведено обобщение дифференциальных вольт-амперных и
других характеристик каскадных электрических дуг в
воздухе, азоте, аргоне, гелии и водороде в диапазоне
изменения тока 0,4-300 А и радиуса канала 1-20 мм.
Автор:
Бублиевский А. Ф.
Стр:
584- 588
Получение и свойства ультрадисперсных неорганических порошков в электродуговой плазме
Обобщены результаты исследований автора по плазмохимическому
получению ультрадисперсных неорганических порошков в условиях
электродуговой низкотемпературной плазмы (НТП). Рассмотрены
данные комплексного изучения специфических химических и
физико-химических свойств синтезированных ультрадисперсных
порошков (УДП)
Автор:
Г. П. Високов
Стр:
589-595
Плазменно-термическая переработка токсичных галогенорганических отходов
Представлены результаты опытной плазменно-термической
переработки галогенсодержащих органических отходов при
температуре 4000-5000 К. Химико-аналитическими и масс
-спектрометрическими методами анализа газообразных
продуктов переработки показано полное термическое
разложение отходов.
Автор:
Кнак А. Н., Калитко В. А., Моссэ А. Н., Федоров С.А.
Стр:
596
Получение оксидных катализаторов термолизом растворов в плазме
Исследованы термодинамические и кинетические закономерности
процесса получения оксидных катализаторов термолизом
растворов в плазме. Разработан и экспериментально изучен
плазмохимический способ получения катализаторов. Найдены
рабочие параметры процесса и установлена связь между
условиями получения и свойствами катализатора. Разработана
и проверена в опытных условиях технологическая схема для
получения катализаторов
Автор:
Цыбулев П. Н., Поп В. А., Воронин П. Н., Очеретяный И. В., Пархоменко Н. В.
Стр:
601-608
Синтез и регенерация катализаторов в электродуговой плазме
Рассмотрено современное состояние проблемы регенерации и
синтеза высокоактивных катализаторов в условиях
электродуговой низкотемпературной плазмы (НТП). Предложен
и разработан плазмохимический метод (ПХМ) для синтеза
и/или регенерации отработанных дезактивированных
катализаторов, использованных в технологии аммиачного
производства. Проделан обзор исследований автора в этой
области
Автор:
Г. П. Високов
Стр:
609-613
Расчет фильтрующих свойств слоя загрузки шихты при шахтном процессе плазмотермической переработки радиоактивных отходов
Рассматривается стационарная задача фильтрации и осаждения
радиоактивных аэрозолей в плотном слое загрузки при шахтном
процессе плазмотермической переработки твердых кусковых
радиоактивных отходов с целью их иммобилизации в расплаве
стеклообразующей шихты. Сделан сопоставительный анализ
расчета с известными показателями и характеристиками
поглощения для фильтров тонкой и грубой очистки, а также
дается расчетная оценка фильтрующих свойств слоя для
рассматриваемой задачи. Результаты расчета подтверждаются
имеющимися опытными данными
Автор:
А. Л. Моссэ , В. А. Калитко , А. Маротта , Е. М. Ермолаева
Стр:
614-620
Анализ процессов тепло- и массобмена в плазменном реакторе с гарнисажным слоем при получении микроволокон из порошкообразных минералов
Численно исследованы зависимости характеристик пленки
расплава минерального порошкообразного сырья при
воздействии на нее плазменной струи от геометрических
и режимных параметров реактора и плазмотрона при
получении ультра- и супертонких микроволокон
Автор:
А. Н. Лактюшин, В. Л. Сергеев, И. В. Хведчин
Стр:
621-624
Обработка водных растворов тяжелых металлов плазмой несамостоятельного разряда
Исследована электрохимическая система, один из
электродов которой находится в паровой фазе над
поверхностью жидкости, а другой под поверхностью
жидкости; между верхним электродом и поверхностью
жидкости горит несамостоятельный тлеющий разряд,
инициируемый вспомогательным разрядом. Показано,
что выделение ионов соединений тяжелых металлов
из растворов в такой системе происходит в
относительно тонком приповерхностном слое раствора.
Найдены условия, при которых эффективность
плазмохимического извлечения металлов из растворов
в несколько раз выше, чем в электрохимическом
методе
Автор:
В. Я. Черняк , П. Н. Цыбулев , С. В. Ольшевский , П. Н. Воронин
Стр:
625-629
Многокритериальная оптимизация плазменных процессов
Предложен новый метод автоматического многокритериального
синтеза плазменных процессов и аппаратов. Метод применен
для многокритериальной оптимизации процесса получения
восстановительной плазмы с утилизацией колошникового газа
в процессе прямого получения стали.
Автор:
Т. В. Лактюшина , А. Н. Лактюшин , О. В. Жилинский
Стр:
630-635
Использование электродуговой плазмы при иммобилизации радиоактивных отходов
Проанализированы основные направления использования
электродуговой плазмы при обезвреживании радиоактивныx
отxодов. Приведены схема и показатели процесса для печи
шахтного типа с топливно - плазменным обогревом.
Представлены результаты численных и экспериментальных
исследований для проточного плазменного реактора
мощностью 150 кВт.
Автор:
Л. И. Красовская , А. Л. Моссэ
Стр:
636-643
Проблемы физического моделирования электродуговых разрядов
Рассмотрены особенности физического моделирования
сильноточных дуговых разрядов. Показано, что
использование безразмерных критериальных выражений
дает возможность установить лишь приближенное
подобие характеристик для некоторых конкретных
аппаратов, определяющих условия дуговых разрядов.
Излагаются методики отбора доминирующих процессов
энергообмена и нахождения масштабных значений
свойств плазмы, знание которых позволяет
моделировать разряды, горящие в различных средах.
Автор:
О. И. Ясько
Стр:
644-654
Исследование пространственной структуры импульсно -периодической газовой струи
Проведено экспериментальное исследование структуры течения
импульсно-периодической газовой струи при значениях числа
Re4000 и частоте модуляции 200 Гц. В результате применения
традиционных и нетрадиционных оптических методов
визуализации поля течения был сделан вывод о формировании
нескольких крупномасштабных вихрей каждым импульсом
давления.
Автор:
Бурак В. С., Волков С. В., Лабуда С. А., Пенязьков О. Г., Сливиньский Г., Храмцов П. П.
Стр:
655-661
Взаимодействие стационарной вихревой трубки с безграничной плоскостью
Аналитически найден закон изменения давления
в пристеночном радиально сходящемся течении,
образующемся при вязкoм контакте свободной
вихревой трубки с плоскостью
Автор:
Бударин В. А.
Стр:
662-666
Математическая модель скорости горения газов в вихревой камере
Представлена математическая модель скорости горения
газообразного топлива в турбулентном потоке, которая
входит в математически численный расчет камеры
сгорания. Предложенная модель расчета сопоставлена с
собственными экспериментальными результатами.
Автор:
С. Немода
Стр:
667-674
Граничные условия при обтекании многокомпонентной смесью газов летучей несферической поверхности при числах Кнудсена от 0,01 до 0,3
Поставлены граничные условия при обтекании неоднородным
по температуре и концентрации многокомпонентным газом
слабо искривленной несферической поверхности при наличии
медленных процессов испарения и конденсации.
Автор:
Е. И. Алехин
Стр:
675-679
Моделирование переноса тепла в кондуктивном теплообменнике контурных тепловых труб методом граничных элементов
Проведен расчет кондуктивного теплообменника, используемого
для стыковки звеньев контурных тепловых труб, применяемых в
системах теплового режима космических аппаратов. Для
численного решения используется непрямой вариант метода
граничных элементов, специально модифицированный для
данного случая. Получены поля температур в теплообменнике и
зависимости коэффициента теплопередачи от основных
параметров.
Автор:
К. В. Макаренко , А. С. Ткаченко , В. А. Якутенок
Стр:
680-684
Математическая модель экстрагирования с переменным коэффициентом массоотдачи
Через связь между размерами частиц и характеристиками
их слоя получена зависимость коэффициента массоотдачи
от времени и концентрации, включенная в краевое
условие третьего рода, и при этом условии решена
краевая задача экстрагирования.
Автор:
В. В. Белобородов , Б. А. Вороненко
Стр:
685-687
Диффузионная модель продольного перемешивания в процессах тепло- и массообмена. 1. Задачи 1-го уровня
Проведена систематизация применения диффузионной
модели для описания процессов тепло- и массопереноса.
Сформулированы все возможные комбинации в рамках
выбранных моделей перемешивания. Задачи распределены
по трем уровням сложности комбинаций. Рассмотрены
вывод формул и решения для определения пропускных
способностей теплообменника (массообменного аппарата)
применительно к задачам 1-го уровня.
Автор:
В. В. Захаренко , Т. Н. Азясская
Стр:
688-694
Установившиеся вертикальные термоупругие колебания системы двух плоскопараллельных слоев с теплообразованием от трени
Дана математическая постановка и построено решение
задачи термоупругости о контактном взаимодействии
двух плоскопараллельных слоев под действием
периодически изменяющейся со временем внешней
нагрузки.
Автор:
Д. В. Грилицкий , П. П. Краснюк
Стр:
695-698
Юрий Васильевич Полежаев
Автор:
Редакция
Стр:
702