Характеристики

ISBN/ISSN 978-5-7782-1576-4
Год издания 2011
Автор Чередниченко В.С., Аньшаков А.С., Кузьмин М.Г.
Вид издания уч.НГТУ
Кафедра АЭТУ
Типография НГТУ
Факультет ФМА
748 руб.

Изложены физические основы преобразования электрической энергии в энергию плазмы на основании современных представлений о взаимодействиях плазмы с электромагнитным полем; рассмотрены электрические цепи, включающие дуговые разряды постоянного и переменного тока, излагаются основы электродинамики плазмы с введением понятий частотной и пространственной дисперсии; анализируются характеристики электродуговых плазмотронов различных конструкций и плазменных электротехнологий, осуществляемых в современном промышленном оборудовании. Книга предназначена для подготовки кадров по направлению «Электротехника, электромеханика, электротехнологии», специальности «Электротехнологические установки и системы» и может быть полезна студентам, магистрантам, аспирантам и специалистам, занимающимся плазменными технологиями.

Изложены физические основы преобразования электрической энергии в энергию плазмы на основании современных представлений о взаимодействиях плазмы с электромагнитным полем; рассмотрены электрические цепи, включающие дуговые разряды постоянного и переменного тока, излагаются основы электродинамики плазмы с введением понятий частотной и пространственной дисперсии; анализируются характеристики электродуговых плазмотронов различных конструкций и плазменных электротехнологий, осуществляемых в современном промышленном оборудовании. Книга предназначена для подготовки кадров по направлению «Электротехника, электромеханика, электротехнологии», специальности «Электротехнологические установки и системы» и может быть полезна студентам, магистрантам, аспирантам и специалистам, занимающимся плазменными технологиями.



О Г Л А В Л Е Н И Е
Предисловие ко второму изданию        5
Предисловие к первому изданию        7
Введение        11
Часть первая. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА        23
Г л а в а  I.  Элементарные процессы в газовом разряде         23
§ 1. Взаимодействие зарядов с электрическим полем газового разряда        24
1.1. Квазинейтральность и плазменная частота        24
1.2. Электростатическое взаимодействие зарядов        28
1.3. Перенос зарядов в газовых разрядах        31
1.4. Электрическое поле в газовом промежутке        36
1.5. Преобразование электрической энергии в тепловую в газовом разряде        39
§ 2. Разряды в постоянном электрическом поле         48
2.1. Основные понятия физики атомных столкновений         53
2.2. Потери импульса и энергии электронов         56
2.3. Экранирование зарядов в плазме         59
§ 3. Элементарные процессы в газовом разряде         62
3.1. Возбуждение, ионизация и рекомбинация         62
3.2. Подвижность и диффузия заряженных частиц         77
§ 4. Элементарные процессы на граничных поверхностях         87
4.1. Электроны проводимости в металле         87
4.2. Термоэлектронная эмиссия         93
4.3. Холодная (автоэлектронная, или полевая) эмиссия         98
4.4. Термоавтоэлектронная эмиссия         101
4.5. Фотоэлектронная эмиссия         101
4.6. Вторичная электронная эмиссия         103
4.7. Электронные явления на аноде         104
4.8. Нейтрализация и аккомодация ионов         105
§ 5. Общие свойства газоразрядной плазмы         108
5.1. Электропроводность         108
5.2. Теплопроводность         109
5.3. Вязкость         112
5.4. Джоулево тепло         112
5.5. Термическое равновесие         113
5.6. Квазинейтральность плазмы         116
Г л а в а  II. Виды электрических разрядов в газе         119
§ 1. Несамостоятельный разряд         119
§ 2. Пробой и зажигание самостоятельного разряда         122
§ 3. Закон Пашена        125
§ 4. Пробой в неоднородном поле         129
§ 5. Стримерная теория искрового разряда         130
§ 6. Искровой разряд         133
§ 7. Коронный разряд         133
§ 8. Тлеющий разряд         134
8.1. Картина свечения        135
8.2. Распределение напряженности электрического поля в столбе тлеющего разряда        137
8.3. Область катодного падения потенциала        140
8.4. Положительный столб         142
8.5. Анодный слой         149
Г л а в а  III. Дуговой разряд         150
§ 1. Структура и свойства дугового разряда         151
§ 2. Виды дуговых разрядов         154
§ 3. Прикатодная область (катодный слой)         156
§ 4. Баланс энергии на катоде         158
§ 5. Анодная область. Баланс энергии на аноде         171
§ 6. Положительный столб дугового разряда        174
Часть вторая. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ С ДУГАМИ         190
Г л а в а  IV.  Устойчивость системы источник питания–дуга         190
§ 1. Вольт-амперная характеристика дуги         190
§ 2. Расчет областей устойчивости на основе статической
вольт-амперной характеристики дуги         192
§ 3. Динамические вольт-амперные характеристики дуги постоянного тока         199
§ 4. Расчет областей устойчивости на основе динамической вольт-амперной характеристики дуги         200
§ 5. Выход дуги на рабочий режим        202
§ 6. Зажигание дуги постоянного тока         204
Г л а в а  V.  Дуговой разряд переменного тока         206
§ 1. Электродинамика плазмы электрического разряда        206
§ 2. Основные положения электродинамики плазмы дуговых разрядов        211
§ 3.  Особенности электрических характеристик дугового разряда переменного тока        231
§ 4. Процессы в дуге переменного тока за полупериод питающего напряжения        236
§ 5. Анализ однофазной цепи переменного тока с дугой        239
Часть третья. ГЕНЕРАТОРЫ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ        244
Г л а в а  VI.  Электродуговые плазмотроны         245
§ 1. Классификация плазмотронов         246
§ 2. Технологические электродуговые плазмотроны         247
2.1. Электродуговые нагреватели газа (струйные плазмотроны)         247
2.2. Плавильные плазмотроны         286
2.3. Плазмотроны для резки металлов         292
2.4. Плазмотроны для напыления         303
2.5. Плазменные технологические реакторы         311
§ 3. Основные физические процессы и характеристики в плазмотронах линейной схемы        323
3.1. Структура дуги и потока газа в канале плазмотрона        324
3.2. Шунтирование дуги и пульсации параметров разряда        328
3.3. Вольт-амперные характеристики дуги        331
3.4. Критерии подобия и обобщение вольт-амперных характеристик дуги         334
3.5. Напряженность электрического поля дуги         344
3.6. Теплообмен в электродуговой камере и тепловой коэффициент полезного действия плазмотрона        353
3.7. Приэлектродные процессы и эрозия электродов        362
Г л а в а  VII. Высокочастотные плазмотроны         384
§ 1. Классификация плазмотронов        384
§ 2. Высокочастотные факельные плазмотроны        387
§ 3. Высокочастотные индукционные плазмотроны         388
3.1. Конструкции высокочастотных индукционных плазмотронов        389
3.2. Электрические параметры высокочастотных индукционных плазмотронов        392
3.3. Энергетика и коэффициент полезного действия высокочастотных генераторов и высокочастотных
индукционных плазмотронов        394
3.4. Температура плазмы в высокочастотном индукционном плазмотроне        397
§ 4. Высокочастотные емкостные плазмотроны         399
4.1. Конструкции высокочастотных емкостных плазмотронов        400
4.2. Энергетические характеристики высокочастотных емкостных плазмотронов        404
4.3. К теории высокочастотного емкостного разряда        408
§ 5. Сверхвысокочастотные плазмотроны         413
5.1. Сверхвысокочастотные разряды        413
5.2. Конструктивные схемы сверхвысокочастотных плазмотронов        416
5.3. Эквивалентные схемы сверхвысокочастотных плазмотронов        420
§ 6. Трансформаторный плазмотрон        423
6.1. Общие положения        423
6.2. Электрические и оптические характеристики        426
Часть четвертая. ПЛАЗМЕННЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ        429
Г л а в а  VIII.  Электротехнология переработки муниципальных и промышленных отходов        430
§ 1. Сравнительный анализ технологий        432
§ 2. Расчет, эксперимент и испытания        435
§ 3. Эколого-экономические предпосылки для реализации        443
§ 4. Промышленные плазменные электропечи для уничтожения токсичных отходов        445
Г л а в а  IX.  Плазменное воспламенение пылеугольных потоков         456
§ 1. Термохимическая подготовка топлива к сжиганию         457
§ 2. Некоторые результаты опытно-промышленных испытаний        461
§ 3. Системы плазменного воспламенения угля        466
3.1. Электродуговые плазмотроны         467
§ 4. Системы электропитания плазмотронов        471
Г л а в а  X.  Плазменное напыление порошковых материалов        472
§ 1. Движение и нагрев частиц в плазменной струе        474
§ 2. Уравнение нагрева частиц в потоке плазмы        478
§ 3. Создание низкотемпературного электронагревателя методом плазменного напыления        481
Г л а в а  XI.  Плазменная сварка тонкостенных листов металла        490
§ 1. Физические основы плазменной сварки        490
§ 2. Плазмотроны для сварки на прямой и обратной полярности        493
§ 3. Исследование вольфрамовых катодов и анодов        498
§ 4. Технология изготовления тонкостенных труб        503
Г л а в а  XII. Плазменная обработка строительных материалов        506
§ 1. Плазменная обработка силикатного кирпича        507
§ 2. Плазменная обработка глиняного кирпича        512
§ 3. Плазменная обработка бетонных изделий         513
3.1. Установка плазменной обработки бетонных изделий (экранов балконов зданий)        515
3.2. Автоматизированная плазменная установка «Гермес-010» для обработки большеразмерных строительных изделий        517
3.3. Плазмотрон с электромагнитным перемещением дуги для обработки бетонных изделий        519
Г л а в а  XIII.  Плазменно-импульсное  упрочнение деталей машин и механизмов        523
§ 1. Физические основы электротехнологии        523
§ 2. Нанесение сплошного слоя покрытия        527
§ 3. Упрочнение поверхностей деталей в воде        528
§ 4. Примеры реализации плазменно-импульсной технологии        530
4.1. Упрочнение дисков лущильников        530
4.2. Испытание упрочненных сверл с напайкой из ВК-8        531
Г л а в а  XIV.  Плазменные установки для плавки и восстановления  металлов        532
§ 1. Плазменно-дуговые плавильные электропечи        535
§ 2. Плазменно-дуговые установки для восстановления металлов        543
§ 3. Переработка металлического лома в литейном производстве        575
§ 4. Восстановление алюминия из дроссов в алюминиевой промышленности        580
§ 5. Переработка химически активных и тугоплавких металлов        581
§ 6. Получение металлов группы платины при переработке использованных катализаторов        590
Заключение        594
Библиографический список         596

Данные подготавливаются.

Вернуться к списку