Главная » 2014»Сентябрь»27 » Скачать Управление газодинамическими и электромагнитными полями в электродуговых технологических процессах судостроения и судоремонта. бесплатно
08:33
Скачать Управление газодинамическими и электромагнитными полями в электродуговых технологических процессах судостроения и судоремонта. бесплатно
Управление газодинамическими и электромагнитными полями в электродуговых технологических процессах судостроения и судоремонта
Диссертация
Автор: Достовалов, Виктор Александрович
Название: Управление газодинамическими и электромагнитными полями в электродуговых технологических процессах судостроения и судоремонта
Справка: Достовалов, Виктор Александрович. Управление газодинамическими и электромагнитными полями в электродуговых технологических процессах судостроения и судоремонта : диссертация доктора технических наук : 05.08.06, 05.08.04 Владивосток, 2000 370 c. : 71 06-5/491
Объем: 370 стр.
Информация: Владивосток, 2000
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ
ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ
11 Плазменно-дуговой нагрев вещества
111 Плазменно-дуговой нагрев в сварочном производстве
112Плазменно-дуговой нагрев газа
113 Плазменно-дуговой нагрев порошковых материалов
12Основные проблемы плазмохимических технологий
121 Особенности плазмохимических процессов
122 Квазиравновесные плазмохимические процессы
123 Неравновесные плазмохимические процессы
13 Перспективы применения и получения фторсодержащих соединений
14 Актуальность исследований и разработки плазмохимических процессов на Дальнем Востоке
15 Перспективы и проблемы плазменно-дугового нагрева порошковых углеводородных соединений
151 Физические особенности плазмохимических превращений
152 Проблемы топливо-энергетического комплекса востока России
153 Перспективы плазменно-дуговых процессов в энергетике
ГЛАВА 2 ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПЛАЗМЕННО
ДУГОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ
21 Методы газодинамического воздействия на электрическую дугу
211Турбулентные дуги в каналах плазмотронов
212 Электрическая дуга в затопленной струе
213 Влияния локального вдува газа на свойства электрической дуги в канале
22 Исследование влияния искусственной турбулентности газового потока на свойства электрической дуги
221 Методы создания искусственной турбулентности
222 Методы изучения струи газа с определенным начальным уровнем турбулентности
223 Исследование структуры турбулизированных струй
224 Оценка влияния приэлектродной струи на характеристики дуги
225 Оценка влияния турбулентности потока на свойства электрической дуги в затопленной струе
23 Исследования влияния интенсивного локального обдува на характеристики электрической дуги
231 Методы изучения локального обдува
232 Исследование структуры струй при локальном высоко скоростном обдуве
233 Исследование распределения напряженности электрического поля дуги при локальном высокоскоростном обдуве
234 Измерение распределения температуры дуги
235 Распределение температуры электрической дуги при интенсивном локальном обдуве
236 Построение газодинамической схемы течения при интенсивном локальном обдуве дуги
237 Исследование энергетических характеристик дуги при локальном высокоскоростном обдуве
ГЛАВА 3 УПРАВЛЕНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМОЙ
ТАНГЕНЦИАЛЬНЫМИ ПОТОКАМИ ГАЗА
31 Перспективы использования вихревых течений для управления плазменными процессами
32 Взаимодействие электрической дуги с вихревым потоком газа
33 Разработка теории газодинамического управления тепловым слоем дуги
331 Система уравнений для участка дуги, находящейся в "обратной струе"
332 Решение системы интегральных уравнений
333 Численное решение задачи о цилиндрической дуге в "обратной струе"
334 Решение для участка дуги, находящегося в канале
34 Разработка теории определения расхода газа через канал плазмотрона по перепаду давления
341 Экспериментальные исследования газодинамических характеристик разработанного плазмотрона
342 Постановка задач
343 Расчет расхода газа при " холодных" продувках
344 Расчет расхода газа при наличии дуги
ГЛАВА 4 ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ДУГОВЫМ РАЗРЯДОМ
41 Виды управляющих магнитных полей и механизм их взаимодействия с плазмой дугового разряда
42 Влияние окружающей среды и внешних электромагнитных сил на характер движения дугового разряда
ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ И ОСОБЕННОСТЕЙ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПРОЦЕССОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ФОРМАМИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ДУГУ
51 Исследование нагрева металла открытой электрической дугой обдуваемой турбулентным потоком газа
52 Исследование возможности применения поверхностной резки открытой дугой стабилизированной сходящимися высокоскоростными потоками газа
53 Исследование плазменно-механической обработки металлов разработанным плазмотроном с управляемым тепловым слоем
54 Исследование поверхностной термической обработки металлов разработанным плазмотроном с уравляемым тепловым слоем
55 Разработка процессов плазменного розжига на основе анализа механизма взаимодействия дугового разряда с пылеугольным топливом и проведенных исследований
551Перспективы нетрадиционной энергетики
56 Исследование комплексной плазменно-дуговой переработки минерального сырья Дальнего Востока на основе проведенных разработок
57 Исследование плазменно-дугового восстановления поликристаллического кремния на основе диоксида кремния полученного из рисовой шелухи
ВЫВОДЫ
Введение:
Электродуговые технологические процессы широко используются в судоремонтной, судостроительной промышленности и занимают ведущее место среди перспективных способов обработки материалов. Повышение производительности и качества электродуговой поверхностной обработки металлов, получение новых материалов и разработка перспективных технологий являются важнейшими задачами, что требует всесторонних и комплексных исследований дугового разряда. Особенно важным при этом представляется изучение влияния газодинамического воздействия на характеристики дуги, так как такое воздействие в значительной степени определяет технологические свойства дугового разряда. Исследования газодинамического и электромагнитного воздействия, как наиболее эффективных форм внешнего воздействия на дугу, позволяют существенно повысить параметры напряженности электрического поля дуги и управлять размерами характерных зон. Это, соответственно, определяет эффективность электродуговых устройств и расширяет технологические возможности электродуговых процессов. В настоящее время нет достаточного количества экспериментальных данных о возможностях и методах газодинамического воздействия на широко распространенную в практике современного судостроительного производства открытую короткую дугу, что определяет актуальность выполненных исследований. Работа выполнялась в соответствии с плановой тематикой Института химии ДВО РАН (номера государственной регистрации тем: 01.86. 0112872 , 01.91.0053613, 01.96.0010350).
Целью настоящей работы является разработка теории и методов эффективного управления электрической дугой в аппаратах для технологических процессов обработки металлов, получения новых веществ и интенсификации сжигания топлива.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие научно - технические задачи:
• исследовать влияние турбулентности газового потока различной интенсивности на свойства электрической дуги;
• изучить воздействие интенсивного локального обдува открытой дуги на её свойства;
• разработать теоретические основы управления тепловым слоем дугового разряда на засопловом участке электродуговых устройств;
• разработать методику измерения расхода газа при управлении тепловым слоем дуги;
• установить зависимость устойчивости дугового разряда от воздействия внешнего магнитного поля;
• исследовать технологические параметры электродуговых устройств, обеспечивающих стабилизацию дуги высокоскоростными сходящимися потоками газа при резке металлов, при получении новых веществ и плазменном сжигании топлива;
• исследовать технологические особенности плазменно-механической обработки и поверхностной термической обработки судовых валов электродуговыми методами с управляемым тепловым слоем дуги.
Научная новизна работы:
• экспериментальные исследования влияния искусственной турбулентности, создаваемой шестью видами турбулизаторов, на свойства электрической дуги позволили впервые показать, что напряжение короткой открытой дуги может изменяться на 40% в зависимости от вида турбулизатора и силы тока дуги;
• экспериментальные исследования воздействия высокоскоростных сходящихся потоков на короткую открытую дугу позволили впервые показать, что область подъема напряженности в районе схождения струй обусловлена сужением столба дуги, с повышением осевой температуры;
• выяснена полная картина распределения напряженности по длине дуги, включая области её подъема, обусловленные как воздействием сходящихся струй, так и развивающейся турбулентностью потока;
• построена газодинамическая схема течения в области сжатия столба дуги, косвенно подтвержденная визуальными наблюдениями;
• впервые представлена теория специального газодинамического управления тепловым слоем дуги на засопловом участке дугового устройства и теория измерения расхода газа при таком управлении;
• впервые установлены области устойчивого горения дуги при воздействии внешнего магнитного поля в зависимости от формы катода и напряженности магнитного поля;
• впервые показано наличие закалочных структур в поверхностных слоях массивных валов из низкоуглеродистых сталей после обработки их устройством с управляемым тепловым слоем;
• впервые, на базе проведенных исследований, разработан комплекс плаз-менно-дуговых устройств, обеспечивающих розжиг и стабилизацию горения пылеугольных смесей и водо-угольных суспензий;
• впервые доказана возможность получения фторсодержащих соединений из Приморского флюорита электродуговым пиролизом для производства пигментов, применяемых в судостроении и судоремонте в качестве основных компонентов защитных покрытий;
• предложена технология направленного восстановления поликристаллического кремния для электронной промышленности на основе диоксида кремния;
• построена математическая модель для оптимизации режимов резки металлов дугой с интенсивным локальным обдувом.
Практическая ценность работы. Полученные научные результаты легли в основу разработок высокоэффективных электродуговых устройств различного назначения и перспективных технологий комплексной переработки минерального сырья Дальнего Востока для судоремонта. Построенные математические модели используются для расчета и выбора режимов при электродуговой поверхностной обработке металлов. Разработанные на основании данных исследований электродуговые устройства применяются в технологических процессах на судоремонтных и судостроительных предприятиях. За внедрение способа дуговой обработки при постройке атомохода «Арктика» в составе авторского коллектива, награжден премией и знаком «Изобретатель СССР». Работа авторов Достовалов В.А., Петросьянц В.В. «Установка плазменного розжига» на конкурсе «Лучшие изобретения Приморья - 2000» заняла первое место и внедряется на ТЭС «Дальэнерго». Это подтверждается соответствующими актами о внедрении результатов работы. Основные положения, выносимые на защиту:
1. Результаты экспериментального исследования короткой открытой дуги при взаимодействии с газовыми потоками различной начальной турбулентности.
2. Результаты экспериментального исследования короткой открытой дуги при взаимодействии со сходящимися высокоскоростными потоками газа.
3. Теория газодинамического управления тепловым слоем дуги на засопло-вом участке специального дугового устройства.
4.Теория измерения расхода газа при управлении тепловым слоем.
5.Закономерности устойчивого горения дугового разряда в устройстве для розжига углеводородного топлива при воздействии внешнего магнитного поля.
6.Результаты экспериментального исследования и модельного анализа процессов поверхностной резки металлов электрической дугой, стабилизированной высокоскоростными потоками газа, сходящимися на начальном участке.
7.Результаты экспериментального исследования плазменно-механической и термической обработки массивных валов дуговым устройством с управляемым тепловым слоем.
8.Технология и оборудование плазменно-дугового получения материалов из минерального сырья Дальнего Востока для судоремонтной и судостроительной промышленности.
9.Технология и оборудование плазменно-дугового розжига и стабилизации горения углеводородного топлива на энергетических установках ТЭС и судоремонтных предприятиях.
Ю.Принципы направленного восстановления поликристаллического кремния для электронной промышленности на основе диоксида кремния.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на юбилейной ХХУ научно-технической конференции по сварке и технологии судостроения (Владивосток, 1976), на XXIУ научно-технической конференции по сварке (Владивосток, 1977), на VII Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы (Алма-Ата, 1977), на Всесоюзной конференции, посвященной 50-летию подготовки инженеров-сварщиков (Владивосток, 1980), на VIII Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы (Новосибирск, 1980), на X Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы (Каунас, 1986), на XI Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы (Новосибирск, 1989), на конференции по технологии упрочнения металлов (Шеньян, КНР 1991), на конференции по перспективным источникам нагрева (Ухань, КНР 1992), на первом международном студенческом форуме стран АТР (Владивосток, 1995), на конференции по высоким технологиям (Ниигата, Япония 1996), на международном симпозиуме «Сознание и наука» (Владивосток, 1999), на первом международном конгрессе по новейшим технологиям (Владивосток, 2000), на научно- практической конференции по энергетике Приморья (Владивосток, 2000).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 33 научных работах, в том числе в монографии, 4 авторских свидетельствах и патентах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Она изложена на 370 страницах машинописного текста, содержит 154 рисунка, 7 таблиц. Список литературы включает 287 наименований.
