Электродуговой подогреватель газа

Электродуговой подогреватель газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>792614 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05,02,79 (21) 2724880/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5t)M. Кл.

Н 05 В 7/18

Н 05 Н 1/24

Гасударственный комитет ссс! па делан изобретений н открытий

Опубликовано 30.12.80. Бюллетень № 48 (53) УДК 621.365.. 29 (088.8) Дата опубликования описания 30.12.80

А. С. Аньшаков, В. П, Ефремов, М, Ф. Жуков и Б. И. Михайлов (72) Авторы изобретения

Институт теплофизики Сибирского отделения AH СССР (7!) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОДУ ГОВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ГАЗА

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к технике получения низкотемлсратурной водяной плазмы и может быть применено в химической, металлургической отраслях промышленности, в машиностроении и других . производствах,. в которых для осуществления технологического процесса требуется поток нагретого газа.

Использование водяной плазмы позволяет

10 в ряде случаев радикально изменить ее эффективность. Это обусловлено более высоким по сравнению с воздушной, азотной и другими плазмами удельнъ>м теплосодержанием водяной плазмы и наличием диссоциированных

>5 молекул водорода и кислорода, являющихся непосредственными реагентами в химических реакциях.

Кроме того, ввиду отсутствия токсичных компонент струя водяной плаэмь> может быть использована как инструмент для разрушения горных пород при производстве подземных выработок с затрудненной вентиляцией.

Известен электродуговой генератор водяной плазмы с магнитной стабилизацией электрической дуги (1).

Но этот плазмотрон не может обеспечить длительную непрерывную работу, что объясняется большими значениями удельной эрозии электродного материала (порядка 10 г/Кл).

Известен также элсктродутовой подогреватель газа, содержащий соосно и последовательно установленные стержневой катод. кольцо подачи защитного газа, межэлектродную вставку, кольцо подачи плазмообразуюшего газа и снабженный каналами охлаждения анод с центральным сквозным отверстием переменного сечения, выполненным по длине из двух участковвходного и выходного, последний иэ которых выполнен цили>щрическим (2).

Недостатком этого подогревателя является то, что он не может эффективно работать на водяном паре.

Цель изобретения — увеличение KIU1 и эффективности работы лоцогревателя.

Для достижения этой цели подогреватель снабжен экраном, выполненным из металл:

3 792614 4 с низкой теплопроводностью и установленным на обращенной к аноду поверхности вставки, входной участок анода выполнен в виде сужающегося в направлении к выходному и плавно сопряженного с ним конуса а каналы

5 охлаждения расположены в выходном участке анода.

Использование теплоизоляционной вставки и выполнение анода охлаждаемым только в месте привязки электрической дуги позволяет

1О поддерживать стенки входного участка анода и.вставки при температуре насыщения пара и, тем самым избежать конденсации пара на этих поверхностях. Необходимость же увеличения сечения канала на начальном участке анода объясняется следующим образом.

Наличие горячих стенок канала на началь. ном участке создает благоприятные условия для шунтирования на нем электрической дуги, что совершенно нежелательно, так как

20 участок слабоохлаждаемый. Если началыгыи участок канала выполнить большего диаметра, то электрическая прочность промежутка дуга-стенка существенно увеличивается, и пробой на этом участке становится невозможным. Проточная часть начального участка может иметь форму усеченного конуса, как это показано на чертеже, либо быть цилиндрической с диаметром большего основания конуса. При этом важно, чтобы переход от

ЭО начального участка канала к рабочему цилиндрическому участку был плавным и с углом на сторону не более 45 во избежание образования в месте перехода возмущений потока, также способствующих шунтированию дуги на стенку.

При выполнении этих условий анодная привязка электрической дуги в рабочем диапазоне тока осуществляется на выходном цилиндрическом интенсивно охлаждаемом участке анода.

Формула изобретения ао

На чертеже изображен предлагаемый электродуговой подогреватель газа (плазмотрон) .

Плазмотрон имеет стержневой катод 1, завихрительное кольцо 2 подачи защитного газа, водоохлаждаемую межэлектродную вставку 3, теплоизоляционный экран 4, установленный на обращенной к аноду стороне вставки, кольцо 5 подачи основного газа и анод

6, выполненный с переменным по длине сквозным отверстием, сужающимся к выходу, и имеющий охлаждение только в месте привязки электрической дуги 7 на цилиндрическом а участке 8.

Теплоизоляционный экран 4, вь.полненный из металла с низкой тептопроводностью, закрывает холодный торец вставки 3 и, имея температуру на обращенной к аноду поверхности выше температуры насьпцения лара, устраняет возможность конденсации пара в этом месте.

Для электрической изоляции электродов и вставки 3 друг от друга предусмотрены изоляторы 9 и 10. Интенсификация движения привязки дуги по .внутренней поверхности выходного электрода производится с помощью Mal íèlíoão поля, образованного катушкой Il.

Запуск плазмотрона осуществляется в два этапа.

На первом этапе осуществляется непосредственный поджиг электрической Луги осциллятором при использовании в качестве paGoчего газа подогретого до температуры не меньше температуры насыщенного водяного пара неконденсирующего газа: воздуха, азота и др. с последующим прогревом конструкции плазмотрона в течение 2 — 3 мин.

На втором этапе осуществляется плавный переход на сухой перегретый водяной пар и последующая работа плазмотрона на этом рабочем теле.

Плазмотрон обладает высокой работоспособностью, меньшей удельной эрозией анодного материала, чем при работе на воздухе, достаточно эффективным нагревом водяного пара и высокой стабильностью работы. Достигнутая в нем величина удельного теплосодержания водяной плазмы составляет 55,0 кДж!г, что соответствует температуре порядка 5000 К при тепловом коэффициенте полезного действия 65 — 70% и потребляемой мощности

100 кВт, Электродуговой подогреватель газа, содержащий соосно и последовательно установленные стержневой катод, кольцо подачи защитного газа, межэлектродную вставку, кольцо подачи плазмообразующего газа и снабженный каналами охлаждения анод с центральным сквозным отверстием переменного сечения, выполненным по длине из двух участков — входного и выходного, последний из которых выполнен цилиндрическим, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения КПД и эффективности работы подогревателя, он снаб. жен экраном, выполненным из металла с низкой тенлопроводностью и установленным на обращенной к аноду поверхности вставки, входной участок анода выгюлнен в виде сужающегося в направлении к выходному и плавно сопряженного с ним конуса, а каналы охлаждения расположены н выходном участке анода.

ыи.

7 составитель Н. Кобря

Техред С. Мигунова Корректор М. Коста

Редактор Л. Павлова

Тираж 885 Подписное

ВН ИИПИ Государственного комитета CCC P по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9623/66

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рудяк Э. М. и др. Электрические характеристики водяного плазмотрона. Труды Vl

792614 6

Всесоюзной конференции ло плазмотронаьг.

Илим — Фрунзе, 1974, с. 177 — 180.

2. Авторское свидетельство СССР М 356978, кл. Н 05 Н i/00, 1972.