ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Безэлектродные плазмотроны из "Плазма в химической технологии" Плазменные безэлектродные генераторы обладают специфическими особенностями, что имеет важное значение в осуществлении ряда технологических процессов. Для этих генераторов характерны высокая степень чистоты плазмы без загрязнения продуктами эрозии электродов значительный ресурс работы устойчивость горения плазмы возможность осуществления как гомогенных, так и гетерогенных процессов. [c.41] Высокочастотная плазма представляет собой ионизированный газ, нагретый до высокой температуры в переменном электромагнитном поле. Нагрев в электромагнитных Нолях условно можно рассматривать как обычное выделение джоулева тепла при прохождении переменного тока через проводящую среду. Существует два метода получения плазмы в токах высокой частоты индукционный безэлектродный (плазма возбуждается в переменном высокочастотном поле индуктора и носит характер кольцевого безэлектродного разряда) и электродный (разряд возбуждается в электрическом элекТрочастотном поле между двумя электродами). Большой практический интерес представляет безэлектродный метод получения плазмы. В этом случае максимальная температура в центре факела плазмы в зоне индуктора составляет 14 ООО—19 000° К и зависит от общей мощности, выделяемой в разряде, и скорости протекания газа через плазмотрон [35]. [c.42] В высокочастотном плазмотроне движение плазменной струи, как правило, ламинарное. Однако, путем изменения геометрических характеристик разрядной камеры можно получить либо плазму большого объема, но с малой скоростью истечения, либо сжатую плазму с большой скоростью струи [35]. [c.42] Практически высокотемпературная плазма, получаемая в разряде с индуктивной связью при атмосферном давлении, стала применяться в 1960 г. после создания Ридом плазмотрона для выращивания монокристаллов при контролируемых внешних условиях [133]. [c.43] Существует несколько методов поддержания термической устойчивости в разрядной камере ВЧ-плазмотрона. Наиболее широко распространен газовихревой метод стабилизации плазмы. Газ подается в кварцевую трубку тангенциально, вследствие чего газовый поток движется по спирали. При этом в центре трубки возникает пониженное давление, плазма центрируется и, таким образом, обеспечивается охлаждение стен разрядной камеры газовым потоком. [c.43] Реже применяется способ стабилизации плазмы в ВЧ-плазмотронах осевым газовым потоком и магнитным сжатием разряда. [c.44] Кроме того, в высокочастотных плазмотронах может быть использован комбинированный воздушно-водяйои способ термозащиты стенок камеры. В этом случае кварцевая трубка снаружи охлаждается водой, одновременно вдоль внутренних ее стенок продувается газ. [c.44] Термическая устойчивость камеры повышается при возвратно-поступательном движении кварцевой трубки. При этом разряд вместе с индуктором остается неподвижным, а кварцевая трубка совершает относительно него колебательные движения с определенной амплитудой. Зона нагрева кварцевой трубки при этом может быть растянута на длину 300—400 мм. [c.44] Принципиальная схема высокочастотного плазмотрона приведена на рис. 11. Ввиду отсутствия электродов в плазмотроне рабочим веществом может служить любой газ — аргон, гелий, азот, кислород, водород и т. д., а также любая смесь газов, включая воздух. [c.44] В настоящее время к. п. д. ВЧ-плазмотрона достигнут 60%, при этом мощнорть плазмотрона доведена до 500 кет. Дальнейшее увеличение мощности лимитируется отсутствием более мощных источников питания. Непрерывная продолжительность работы ВЧ-плазмотрона определяется продолжительностью работы источника питания. Необходимо отметить, что общий к. п. д. установки еще мал и определяется коэффициентами полезного действия плазмотрона, БЧ-нреобразователя (60—70%) и рабочей камеры (10%). [c.44] Увеличение к. п. д. и мощности генератора возможно с одновременным использованием ВЧ-плазмотрона и электродугового подогревателя [74, 75]. [c.45] Индукционный разряд при атмосферном давлении непосредственно в поле индуктора получить невозможно вследствие большого потенциала зажигания. Поэтому используются косвенные способы получения безэлектродного разряда, например, введение в зону индуктора посторонней плазмы. В качестве поджигающей плазмы может быть использован дуговой или факельный разряд. Кроме того, разряд можно получить, вводя в зону индуктора графитовый стержень, который нагревается в высокочастотном поле до высокой температуры. [c.45] Тепловой к. п. д. СВЧ-плазмотрона достигает 90%, однако ввиду потерь электроэнергии в генераторе общий к. п. д. установки не превышает 50—60%. Ресурс работы СВЧ-плазмотрона определяется сроком службы СВЧ-ге-нератора, который в настоящее время составляет более 1000 ч. Мощность СВЧ-генератора непрерывного действия не превышает 150 кет и дальнейшее увеличение мощности установки возможно за счет параллельного включения нескольких СВЧ-генераторов [2]. [c.45] Большой интерес представляют импульсные СВЧ-ге-нераторы, мощность которых может быть увеличена до десятков мегаватт. Рабочая частота генератора составляет 2500-3500 Мгц. [c.45] Вернуться к основной статье