Реферат: Традиційні та прогресивні технологічні процеси
Радіаційно-хімічні – процеси, в яких для активізації атомів, молекул, радикалів використовують іонізуюче випромінювання. Здатністю іонізувати речовину володіють: рентгенівські промені, гамма-промені, альфа- і бета-частинки, уламки ядер, утворені при реакціях поділу, прискорені заряджені частинки.
Іще в 1899 р. П. Кюрі і М. Склодовська-Кюрі в одній зі статей писали про перетворення кисню на озон під дією променів радію. Пізніше було помічено, що вода під виливом цих променів розкладається на водень і кисень, причому одночасно утворюється перекис водню. Звичайне скло в місцях дотикання до препарату радію темніє і покривається сіткою мікротріщин.
Іонізуючі випромінювання сприяють переходу менш стійких кристалічних алотропних модифікацій в більш стійкі. Так білий фосфор при опроміненні перетворюється на червоний, біле олово –на сіре, на поверхні алмазу утворюються лусочки графіту. Молекули багатьох газів розпадаються на складові елементи. І навпаки, дія іонізуючого випромінювання на суміш простих речовин часто веде до утворення складних молекул.
Радіаційно-хімічні процеси умовно поділяють на три стадії. На першій, фізичній, стадії швидка заряджена частинка або фотон стикається з молекулами середовища і передає їм свою надлишкову енергію, через що молекули переходять в активний стан. На другій, фізико-хімічній, стадії активні молекули розпадаються або взаємодіють з іншими молекулами, передаючи їм надлишкову енергію. У результаті цих процесів утворюються іони, окремі атоми та вільні радикали, що мають високу реакційну здатність. На третій, хімічній, стадії іони, атоми, радикали взаємодіють між собою і з молекулами, що їх оточують. Утворюються кінцеві продукти радіаційно-хімічної реакції. Всі три стадії проходять за мільйонні долі секунди. Для іонізації використовують генератори випромінювань.
За допомогою таких процесів проводять полімеризацію, зшивання полімерів, синтез високомолекулярних сполук (хлорування, окислення, сульфохлорування), радіаційне очищення стічних вод, газів, побутових і промислових відходів, діагностику та лікування у медицині.
Перспективними джерелами гамма-випромінювань вважають радіаційні контури при ядерних реакторах. На ядерних реакторах одночасно з виробленням електричної енергії отримують плівкові напівпроникні мембрани. Водночас слід пам'ятати, що при експлуатації ядерних реакторів потрібно дотримуватись правил техніки безпеки й охорони праці.
Техніко-економічні показники.
Радіаційно-хімічні процеси є перспективними, прогресивними процесами. їх можна здійснювати при низьких температурах, без каталізаторів, одержуються чисті продукти, є можливість хімічного приєднання до поверхні різних речовин органічних полімерів, ними можна керувати, регулювати їх швидкість. їх недоліки такі: необхідність дотримання особливих правил техніки безпеки та потрібне захоронення радіоактивних.
7. Ультразвукові процеси
Ультразвук – це пружні механічні коливання та хвилі з частотою вище 20 кГц, які не сприймає людське вухо. Вони можуть відбиватися від перепон, їх можна фокусувати.
Для генерування ультразвукових коливань використовують різні пристрої. Вони є двох типів: механічні й електромеханічні. Найбільш поширені електромеханічні.
Ультразвуковими називають методи обробки, при яких оброблювана зона перебуває під впливом пружних механічних коливань великої частоти.
Застосування ультразвуку дуже різноманітне. Ультразвукові методи застосовують у фізиці твердого тіла, напівпровідників, при вивченні речовин, у гідроакустиці, для контролю, вимірювань, обробки матеріалів, зварювання, в металургії (можна регулювати, наприклад, процес кристалізації). Ультразвукову кавітацію широко застосовують для очищення від забруднень як дрібних (прилади, годинники, електронна техніка), так і великих виробів і деталей. Ультразвук дає змогу обробляти крихкі матеріали (скло, кераміку, дорогоцінні камені), а також деталі складної конфігурації. Його широко використовують у біології (мікромасаж тканин), медицині (для діагностики, терапевтичного лікування).
Техніко-економічні показники.
Ультразвукові процеси високопродуктивні, легкокеровані, доступні, забезпечують високі якісні характеристики. Використання ультразвуку позитивно впливає на хід технологічних процесів. В окремих галузях застосування ультразвуку належить до енергозберігаючих технологій. Сфера їх використання постійно розширюється.
8. Лазерні процеси
Світлопроменева обробка ґрунтується на тепловій дії світлового променя високої енергії на оброблювану поверхню. Світловий промінь за допомогою лінзи фокусують у маленьку точку. Щоб при цьому одержати велику питому потужність, світло повинно мати три властивості: бути одноколірним (монохроматичним), доволі інтенсивним і розповсюджуватися паралельно. Жодне зі звичайних джерел світла не має цих трьох властивостей.
У 1960 р. створено лазер–джерело світла, що володіє всіма цими властивостями. Лазером називають квантовий генератор оптичного випромінювання. Сильний світловий промінь,
проходячи через спеціальний оптичний пристрій, фокусується на потрібній поверхні. У зоні його дії виникають температури в декілька тисяч градусів і високий тиск. Концентрація енергії дуже велика, тому матеріал швидко розплавлюється і випаровується.
Лазерні процеси використовують у металообробці, для обробки скла, тугоплавких матеріалів, у зварюванні, біології, медицині, для передачі інформації, у телебаченні, спектроскопії, для синтезу нових матеріалів, виготовлення мікросхем та ін. Лазерній обробці піддаються найрізноманітніші матеріали: скло, кераміка, металеві, тверді сплави, коштовні камені, пластмаса, гума тощо.
Техніко-економічні показники.
У лазерних процесах відсутня механічна дія на вироби, що дає можливість обробляти дуже малі і тонкі вироби, крихкі матеріали, можна керувати температурою в зоні дії променя. Це високопродуктивні та повністю автоматизовані процеси, що забезпечують високу якість виробів і вдосконалення їх властивостей, поліпшують умови праці та культуру виробництва.
9. Електронно-променеві процеси
Електронний промінь як і світловий, має корисні для технологій властивості. Потрапляючи на оброблюваний матеріал, він у місці дії розігріває його до температури 6000°С (температура поверхні Сонця) і миттєво випаровує, утворюючи отвір або заглибину. Сучасна техніка дає змогу регулювати щільність випромінювання електронів, а відповідно, і температуру нагріву матеріалу. Дуже важливим є те, що дія електронного променя не супроводжується надмірними навантаженнями на виріб. Це має особливо важливе значення при обробці крихких і твердих матеріалів (скла, кварцу, твердих сплавів, алмазу та ін.).
Електронний промінь отримують в електронній гарматі, котра генерує пучок електронів, а далі за допомогою лінз його фокусують на потрібній поверхні.
Техніко-економічні показники.
Електронним променем можна обробляти тугоплавкі та хімічно активні метали і сплави, зварювати, виготовляти тонкі плівки, сітки із фольги. Електронно-променеві процеси високопродуктивні, високоточні, забезпечують високу якість обробки і структуру виробів, їх можна регулювати у широких межах швидкості. Усі вони автоматизовані. Електронний промінь можна використовувати для найрізноманітніших процесів. Однак ці процеси дорогі, адже для їх здійснення потрібен вакуум.
10. Плазмові процеси
Плазма–частково або повністю іонізований газ, що містить позитивно та негативно заряджені частинки, кількість яких в ній майже однакова. Через те плазма є речовиною електронейтральною. При сильному нагріванні будь-яка речовина випаровується, перетворюється на газ. Якщо температуру збільшувати і далі, різко посилиться процес термічної іонізації, тобто молекули газу розпадатимуться на атоми, що згодом перетворюються на іони. Процес іонізації може бути викликаний взаємодією газу з електромагнітним випромінюванням (фотоіонізація) або через бомбардування газу зарядженими частинками. Плазма активно взаємодіє з магнітним полем, яскраво світиться, є електропровідною. Відношення числа іонізованих атомів до їх повного числа в одиниці об'єму плазми називають ступенем іонізації (а). Залежно від величини ступеня іонізації розрізняють слабо, сильно і повністю іонізовану плазму.