Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
1 Описанный метод показывает, насколько может быть облегчен процесс производства прозрачного кварцевого стекла при надлежащем вы-бореЧ1Сходного продукта. Вполне понятно, что распространение этого метода зависит от наличия соответствующей, сырьевой базы, и поскольку в другие странах кварциты, обладающие перечисленными замечательными свойствами, до сих пор обнаружены не были, производство кварцевого стекла столь простым способом является счастливой привилегией французской компании. \
\
ПЕЧИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Дальнейшим прогрессом в области методов получения высоких температур после;реостатных печей являются печи высокой частоты, основанные -на нагревающем действии токов индукции (токи Фуко), возбуждаемых либо' в массе самого плавящегося вещества, если оно обладает электропроводностью, либо в массе тигля, сделанного из проводящего -материала.
Рис. 61 дает схему подобной печи наиболее простого вида. На цилиндрический остов печи а, сделанный из непроводящего электрический ток и достаточно огнеупорного материала (плавленый кварц, азбест, фарфор и др.), накладывается обмотка Ь, состоящая из ряда витков медной трубки и соединенная с генератором тока высокой частоты. Тигель с помещается посередине и окружается со всех сторон тепло-
Рис. 60. Реостатная печь фирмы Quartz et Silice для плавки прозрачного кварцевого стекла.
'135
изолирующим слоем й. Сверху тигель закрывается крышкой е, снабженной отверстием, через которое можно следить за процессом плавки и делать пирометрические наблюдения.
При плавке веществ, не обладающих электропроводностью, как это имеет место например в случае кремнезема, и имеющих высокую (порядка 2 ООО0) температуру плавления, круг материалов, могущих быть примененными для изготовления тигля, весьма ограничен. Если не говорить о дорогих металлах (иридий, тантал и пр.), то лишь три материала могут иметь практическое значение: уголь, графит и вольфрам. Опыт и теория показывают (см. г?№аис1 173), что наиболее эффективные результаты в смысле использования энергии токов высокой частоты для нагревания тигля, помещенного в сферу их действия, дают вещества, обладающие не слишком большой и не слишком малой электропроводностью, порядка электропроводности угля или графита. Это обстоятельство, а также соображения экономического порядка заставляют применять в- печах высокой частоты указанного типа преимущественно угольные или графитовые тигли.
Рассмотрим ближе работу печи. После того как тигель загружен, закрыт крышкой и тщательно теплоизолирован, в обмотку Ь пускают ток высокой частоты. Возникающее внутри обмотки переменное магнитное поле индуцирует в массе тигля электрические токи, которые и разогревают ее. Благодаря ничтожному сопротивлению графитовой или угольной массы эти индукционные/ токи могут достигнуть весьма внушительной величины порядка нескольких • тысяч/ ампер. Характерным для индукционной пе/ш является то, что здесь отсутствует необходимость в каких бы то ни было устройствах, подводящих к тиглю ток. Это обстоятельство позволяет значительно упростить конструкцию всей печи и добиться прекрасной теплоизоляции тигля. Печь высокой частоты лишена электродов, рассчитанных на подводку сильного тока и имеющих благодаря этому большие сечения, а следовательно и вызывающих крупные теплоиотери. Тигель печи высокой частоты может быть со всех сторон окружен теплоизолирующим слоем. Все эти особенности делают печь высокой частоты незаменимым как лабораторным, так и техническим аппаратом для получения очень/ высоких температур.
Частота тока, применяемая в печах с графитовым или угольным тиглем, имеет около 20—100 тыс. периодов в секунду. В общем случае наиболее эффективная частота зависит главным образом от электрических особенностей материала, подвергаемого нагреванию, а также от размеров печи, и колеблется от нескольких сот периодов (например мощные печи для плавки стали) до указанной выше цифры.
Источником тока для печей высокой частоты-' служат либо искровой генератор, либо машина высокой частоты. В общем оказывается выгодным для небольших мощностей (до 50—75 к\?) пользоваться искровым генератором, переходя к альтернаторам высокой частоты в случае необходимости достигнуть больших мощностей (до нескольких сот к\У).
Рис.
61. Схема печи кой частоты
Печи высокой частоты обладают по сравнению с печами других типов (реостатные, дуговые, газовые) следующими основными преимуществами:
1. Больший коэфициент полезного действия.
2. Возможность легкого достижения высоких температур.
3. Большая чистота получаемого продукта.
4. Легкость осуществления плавки в атмосфере инертных газов, или в вакууме.
5. Легкость регулировки процесса плавки.
В то же самое время печи высокой частоты обладают некоторыми-недостатками, из которых главнейшие:
1. Трудность осуществления печей производственного типа и больших мощностей.
2. Высокая цена всей установки.
Основной причиной большой эффективности печи высокой частоты, являются сравнительно небольшие тепловые потери. По подсчетам Ribaud отдача энергии в графитовом тигле печи высокой частоты при температуре 2 500o равна 30%. При более низких температурах отдача соответственно увеличивается.
