Курсовая работа: Плазменные печи

3500

1500

630

3000

1,5-15

10000

2800

6

35

До 200

5000

2100

630

3500

1,5-15

11500

Особенности тепловой работы. Теплообменные условия характеризуют теплопередачу от плазменной дуги в рабочее пространство ПДП: на боковую поверхность футеровки происходит, в основном излучение (до 85-95% всего теплового потока) от плазменной как линейного высокотемпературного (100000-25000 К) излучателя; на ванну в зоне анодного пятна поступает 35-50% тепла в результате конвективного переноса плазмы из столба дуги.

Рис.5. ПДП с водоохлаждаемым кристаллизатором:

а- боковая подача шихты; b -центральная подача шихты;

1- плазматрон; 2- шихта; 3-кристаллизатор

Тепловая мощность, передаваемая металлу в анодном пятне, Р_а зависит от силы тока и длины дуги, когда закончено формирование конического участка столба со стороны катодного пятна. По данным М.М. Крутянского:

Pa, max=0.4P_Д , при l_Д ^max = (4÷5) D_ст,

где D_ст – диаметр цилиндрической части столба дуги.

Особенность распределения теплового излучения от вертикальной плазменной дуги между поверхностями свободного пространства ПДП по сравнению с ДСП заключается в меньшей направленности излучения высокотемпературного столба на ванну (<30-40%), практическом отсутствии экранирования тепловых потоков на свод и в наличии опасной для тепловой работы футеровки стены зоны «горячего пояса» на высоте, равной половине длины дуги, т.е. h_гор =0,5l_Д .

Неравномерность облучения свода зависит не только от длины дуги l_Д , но и от высоты расположения свода. Поэтому при конструировании ПДП необходимо выбирать рациональное соотношение (h_cn /D_o )_равн , обеспечивающий равномерную облучённость поверхности свода при данной длине плазменной дуги.

С учётом вышеизложенного, рациональный тепловой режим ПДП зависит от параметров плазменной дуги. Вся мощность дуги Р_Д складывается из мощности, передаваемой ванне в анодном пятне Р_а , мощности, выделяемой в столбе дуги Р_ст и мощности, выделяемой в катодной области Р_н. Как уже отмечалось мощность Р_а полностью поглощается металлом и не зависит от геометрических размеров рабочего пространства ПДМ. Мощность Р_н составляет 1-2% от величины Р_Д и её значением можно пренебречь. Поэтому мощность передаваемая плазменной дуге на ванну Р_в =Р_а +xР_ст , где x- доля мощности, передаваемая ванне от столба дуги, которая в условиях лучистого теплообмена (с точностью до 5-45%) является угловым коэффициентом, зависящим от отношения l_д /D_o и определяемым, например, методом светового моделирования.

Результаты расчетов, выполненных Л.Н. Курляндским для ПДП вместимостью до 12 тонн, показывают: