Наукоемкие технологии и оборудование в промышленности и строительстве

Статья

Наименование Сравнительный анализ энергетической эффективности плазмотронов различных типов
Авторы Мурга В. В., к. т. н., доц.
Грищенко Е. А., студ.
Раздел Металлургия и материаловедение
Год 2017 Выпуск 49 Страницы 66 - 73
УДК 621.365.29
Аннотация Приведены результаты экспериментальных исследований КПД электродуговых плазмотронов и плазмотрона с жидким электродом. Предложена методика оценки теплового поля плазмотрона с жидким электродом на основании дифференциальных уравнений. Получены количественные оценки теплового КПД различных плазмотронов и предложены рекомендации по применению плазмотронов с жидким электродом для промышленного использования.
Реферат Цель. Оценка эффективности преобразования электрической энергии в тепловую у плазмотронов различных типов, применяемых для плазменной термообработки металлов
Методика. Для оценки КПД процесса нагрева использована математическая модель. Результаты моделирования сравнивались с экспериментальными данными. Распределение теплового поля рассматривалось на основании результатов моделирования в среде Mathсad и расчетов зоны теплового воздействия плазмотрона.
Результаты. Определены электрические характеристики электродуговых плазмотронов и плазмотрона с жидким катодом. Оценены значения теплового КПД и КПД процесса нагрева поверхности металлов у плазмотронов различных типов. Определены температурные поля на краю зоны обработки и на поверхности металла. Доказана эффективность применения плазмотрона с жидким катодом для операции плазменной поверхностной термообработки металла.
Научная новизна. Научная новизна заключается в методе оценки КПД процесса нагрева, основанном на определении интегральных тепловых потоков в зоне теплового влияния. Данная зона ограничивается парогазовой оболочкой в случае с плазмотроном с жидким электродом или поверхностью металла, диаметром сопла и плоскостью среза сопла  в случае с электродуговыми генераторами плазмы.
Практическая значимость. Применение плазмотрона с жидким катодом в операции поверхностного нагрева металлов оправдано с точки зрения энергетической эффективности, высокого ресурса работы установки, дешевизны процесса и возможности применения данного генератора плазмы в других операциях: модифицировании поверхности металла, химико-термической обработке, полировке поверхности, длительной выдержке с заданным режимом.
Ключевые слова электродуговые плазмотроны, электролитный нагрев, плазмотрон с жидким электродом, тепловой КПД, энергетическая эффективность.
Полный текст