Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
С целью выбора наиболее эффективного распыления (для ввода исходного сырья в реактор) на «холодной» модели были проведены исследования по влиянию потока теплоносителя на распределение диспергированной жидкости по сечению камеры смешения многоструйного плаз-мохимического реактора. Анализ экспериментальных данных показал, что распределение жидкости по сечению камеры смешения зависит в основном от интенсивности газодинамических параметров сформировавшегося суммарного воздушного потока, а также начального характера распределения жидкости в факеле распыла распылителя, т. е. от зависимости q = / (г), характеризующей изменение количества жидкости по сечению факела распыла пи11УНК?' JaK> ПРИ Диспергировании жидкости пневма-narS Ф°Рсункой, факел распыла которой можно а1ривать как Двухфазную струю [27, 29], распреД^ лентЛ ЄрСНОИ фазы по ее сечению подобно распреД^ тока R f °ДИНамических параметров турбулентного аР ™ка в камере смешения. Поэтому их взаимодействие
52
Рис. 9. Поля удельных потоков распыленной жидкости по сечению, камеры смешения при различных режимах течения воздушного потока:
а — пневматическая: б — центробежная (форсунки); / — рид = 200; 2 — f>u\ = 440; 3 — pul = 660; 4 — ри\ = 800.
можно рассмотреть как наложение двух различных турбулентных струйных потоков, взаимное влияние которых друг на друга обусловлено интенсивностью их газодинамических параметров.
При низких значениях газодинамического параметра потока (р«т) (рис. 9, кривые 1,2), когда скорость частичек в факеле распыла соизмерима со скоростью сформировавшегося потока, влияние последнего на распределение распыленной жидкости незначительно.
С увеличением интенсивности газодинамических параметров воздушного потока, когда риопот > 440, наблюдается определяющее его влияние на распределение дисперсной фазы по сечению камеры смешения. Частички распыленной жидкости, как показали наблюдения при помощи теневого прибора ИАБ-451, двигаются ш> линиям тока турбулентного потока, не выходя за его-границы. Поскольку угол раскрытия воздушного потока ««O1 больше угла раскрытия пневматической форсунки, это приводит к увеличению профиля распределения
5$
Л ,-о x?'=0,5
tox?-Q? Я \oxlMO
І в Центробежная форсуш
О 0? 0,6 W V 15 I? $/§fcOoJ
Рис 10. Профили безразмерных относительных удельных потоков распыленной жидкости и скорости суммарного воздушного потока в камере смешения.
жидкости по сечен, камеры смещенияНй!о сравнению с его п воначальным вид"? Анализ распрі жидкой ф?;
смешения при ввод! центробежной <С
ления по сечению
ее
сункой показал, Чт0 при малых значениях риопот в центре каме. ры смешения удельный поток жидкости минимальный и стремится к нулю, а к периферии наблюдается два максимума (распределение, характерное для центробежных форсунок) [29]. G повышением интенсивности газодинамического параметра газового потока максимумы на кривой распределения постепенно сглаживаются, а количество жидкости в центре камеры смешения увеличивается.
Влияние сформировавшегося воздушного потока в камере смешения на факел распыла иллюстрируется графиком, представляющим зависимости q/qm, и/ит от соб-•ственной координаты lq(U) (рис. 10). Из рисунка видно, что безразмерные профили избыточных удельных потоков жидкости хорошо вписываются в профиль относительной избыточной скорости воздушного потока в камере смешения. Профили избыточной скорости и избыточных удельных потоков жидкости до qlqm > 0,4 совпадают и •описываются уравнением [31]:
Цт
(1 — g1'5)2.
(89)
Профили избыточных удельных потоков жидкости НЕЇ ,%оГ* °'4 Удовлетворительно описываются уравне*
НИЄМ 1о<ьК
Ят
Чт=ехр(-В1\ (9°)
где </ — удельный поток жидкости в точке с координатой ния"7^™™Ш П0Т0К жиДкости на оси камеры смей** вк^Р7йГ„яГнаЯ К0°РДината; - координата
ВвоГДИСПД ИЄ 4 РЗВН0 °'5'В * постоянная величин* A аиспеР™рованной жидкости в поток плазменнО"
54
40 R1MM-
IO 20
Рис. 11. Профили температуры парогазовой смеси в камере смешения плазмохим-ического реактора при вводе диспергированной жидкости (Gn о = 2,5 г/с;. #поя = 25 кВт): 1-x/D =0,3; 2— 0,5; 5—0,7; 4— 1,3.
го теплоносителя (рис. 11) приводит к резкому снижению температуры в плаз-мохимическом реакторе. При этом ее профиль в радиальном направлении принимает более плавный вид. Градиент температуры по длине реактора зависит от условий теплообмена газожидкостного потока со стенками реактора и его теплоизоляции.
Исследования порошков оксида цинка, полученных термолизом водных растворов Zn (NO3) ¦ 6H2O в воздушной плазме дугового разряда, показали, что они имеют форму параллелепипедов с четкой огранкой (рис. 12). Распределение частичек по размерам (размер^ частичек определялся как эквивалентный диаметр и вычислялся по формуле 4кв = l/4F/jt, где F — площадь
проекции частички) имеет один асимметричный: максимум с пологоспада-ющей правой ветвью (положительная асимметрия). Основными факторами, влияющими на размер частичек, является температура синтеза и_ концентрации соли в растворе. Размер частичек, оксида цинка изменяется от 0,02 до 0,12 мкм. При этом у частичек с-меньшим размером коэффициент формы (Кф = = LIl, где L, I — максимальный и минимальный размеры плоской проекции частичек) близок 1.
