Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Машиностроение -> Щукин А.А. -> "Промышленные печи и газовое хозяйство заводов" -> 20

Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.

Щукин А.А. Промышленные печи и газовое хозяйство заводов — М.: Энергия, 1973. — 224 c.
Скачать (прямая ссылка): prompechiigazoviehoz1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 14 15 16 17 18 19 < 20 > 21 22 23 24 25 26 .. 109 >> Следующая

Разогретая в разрядном промежутке до высокой температуры газовая фаза отдает свою энергию нагреваемому металлу главным образом лучеиспусканием. Столб дугового разряда представляет собой газовую плазму, т. е. газ в ионизированном состоянии, в котором величины пространственных зарядов, созданных положительно и отрицательно заряженными частицами, одинаковы, с преобладающим хаотическим тепловым движением ионизированных молекул. Плазма состоит из нейтральных газовых частиц с повышенной энергией, положительных ионов и электронов. Заряды положительных ионов и электронов компенсируют друг друга, так что в электрическом отношении плазма столба нейтральна.
Температура дуги' пропорциональна потенциалу ионизации газа, в котором горит дуга, и с достаточной точностью может быть вычислена по формуле
Гд~800 l/i, °К, (1-10)
где Ui — потенциал ионизации газа, в.
Так как потенциал ионизации различных элементов меняется от
3,87 до 24,5 в, то из этой формулы следует, что температура дуги при атмосферном давлении должна находиться в пределах от 3 200 до 20 000 °К.
Благодаря высокой температуре, развивающейся в зоне горения дуги, этот вид нагрева широко используется в металлургии для выплавки качественных сталей, ферросплавов, тугоплавких и жаропрочных металлов и т. д., а также в других отраслях промышленности, где требуется высокотемпературный нагрев.
Электроннолучевой нагрев; В последние годы резко возросла потребность в металлах и сплавах, ранее почти не применявшихся или применявшихся в незначительных количествах. К таким металлам относятся уран, цирконий, ниобий, тантал, вольфрам и др., которые используются в условиях исключительно высоких статических и динамических нагрузок при очень высоких температурах. В свою очередь свойства указанных металлов находятся в прямой зависимости от содержания в них примесей, особенно кислорода, водорода и азота. Обеспечить получение ультрачистых металлов можно, лишь производя операции выплавки и горячей деформации в условиях глубокого вакуума. Наиболее эффектиЬно указанные операции можно производить с помощью электроннолучевого нагрева, принцип которого состоит в следующем.
Если свободный электрон, имеющий отрицательный электрический заряд, поместить в пространство между двумя электродами с разностью потенциалов t/p, то под влиянием электрического поля электрон начнет 32
двигаться к положительному (анодному) электроду. Скорость перемещения электрона зависит от величины t/p и может быть вычислена по формуле
с гг-- 600 уир, км/сек, (1-11)
где с — скорость электрона в электрическом поле, км/сек-, Up — разность потенциалов на участке, пройденном электроном, в.
В случае движения электрона в вакууме, где он не тратит энергии на столкновение с молекулами воздуха, кинетическую энергию, которую
приобретает электрон под действием электрического поля, можно вы-
разить зависимостью
?f=*Up, (1-12)
где т — масса электрона, равная 9,1 • 10-28, г; е — заряд электрона, равный 1,6 • 10-19 к; с — скорость электрона, см/сек; ?/р— разность потенциалов, в.
Из формул (1-11) и (1-12) видно, что кинетическая энергия электрона находится в прямой зависимости от величины разности потенциалов между электродами или так называемого разгоняющего напряжения.
При столкновении быстролетящего электрона с поверхностью анодного электрона может произойти либо его поглощение материалом анода, либо его отражение от поверхности. При поглощении электрона материалом анода около 70—80% его кинетической энергии преобразуется в тепло. Если катодный электрод (термокатод) нагреть до температуры, при которой начнется интенсивная термоэлектронная эмиссия, то между катодным и анодным электродами установится поток электронов, так называемый анодный ток, величина которого численно равна току эмиссии катода. За счет бомбардировки анода потоком быстрых электронов температура быстро повышается. Скорость нагрева и предельная температура зависят от величины разгоняющего напряжения и анодного тока, т. е. от мощности электронного потока
iV„=/a(/p, вт, (1-13)
где Nn — мощность электронного потока, вт; /а — анодный ток, a; Up— разгоняющее напряжение, в.
Установки, в которых нагреваемый металл служит анодом, широко используются в технике, особенно для зонной очистки. В этих установках источником свободных электронов служит термокатод, изготовленный из вольфрамовой или танталовой проволоки в виде кольца. Нагреваемый металл помещается коаксиально относительно термокатода, и между ними прикладывается разгоняющее напряжение порядка 10—15 кв. Термокатод нагревается до 2000—2500 °С прямым пропусканием тока. За счет электронной бомбардировки металл может быть с высокой точностью нагрет до любой необходимой температуры, включая температуру кипения или испарения. Схема такой установки показана на рис. 1-18.
Более высокую стойкость катода и меньшую возможность для возникновения разрядов между электродами, нару-
3—1393
Расправляемый ' металл ^
Рис. 1-18. Схема электроннолучевой установки.
тающими нормальную работу устройства, имеют электронные термические установки с направленным потоком (лучом) электронов. Получение направленного пучка электронов производится с помощью электроннолучевых пушек, в основе работы которых лежит способность электронов изменять свою траекторию при прохождении через электрическое или магнитное поле. Используя законы электронной оптики, подбором формы й интенсивности поля можно свободнолетящие электроны собрать в электронный пучок.
Предыдущая << 1 .. 14 15 16 17 18 19 < 20 > 21 22 23 24 25 26 .. 109 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed