RU112073U1 - Плазменно-акустическая установка для получения нанодисперсных порошков - Google Patents
Плазменно-акустическая установка для получения нанодисперсных порошков Download PDFInfo
- Publication number
- RU112073U1 RU112073U1 RU2011120560/05U RU2011120560U RU112073U1 RU 112073 U1 RU112073 U1 RU 112073U1 RU 2011120560/05 U RU2011120560/05 U RU 2011120560/05U RU 2011120560 U RU2011120560 U RU 2011120560U RU 112073 U1 RU112073 U1 RU 112073U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- reactor
- gas
- raw materials
- acoustic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Плазменно-акустическая установка для получения нанодисперсных порошков, включающая связанные между собой плазмотрон, узел ввода газообразного жидкого или порошкообразного сырья, реактор, выполненный в виде цилиндра, расположенный вертикально, в который сверху истекает поток плазмы, фильтр и узел очистки отходящих газов, очистители для очистки выхода каналов подачи сырьевых материалов и истечения плазмы, кольцеобразный очиститель для очистки цилиндрической поверхности реактора от получаемого нанопорошка, затвор-переключатель, поочередно переключающий объем реактора со сборником нанопорошка или со сборником спеков, удаляемых с верхней крышки реактора, фильтры отходящих газов, отличающаяся тем, что перед трубопроводом ввода плазмообразующего газа в корпус плазмотрона установлен газоструйный акустический излучатель, состоящий из сопла, резонатора и рефлектора.
Description
Полезная модель относится к области получения нанодисперсных порошков (НП), в частности к плазменному оборудованию для производства НП различного назначения.
Известна установка для получения нанодисперсных порошков, включающая связанные между собой плазмотрон, узел ввода газообразного или порошкообразного сырья, реактор, выполненный в виде цилиндра, расположенного вертикально, в который сверху истекает поток плазмы, фильтр и узел очистки отходящих газов, очистители для очистки выхода каналов подачи сырьевых материалов и истечения плазмы, кольцеобразный очиститель для очистки поверхности реактора от получаемого нанопорошка, затвор-переключатель, поочередно переключающий объем реактора со сборником нанопорошка или со сборников спеков, удаляемых с верхней крышки реактора. Реактор имеет определенные соотношения геометрических размеров, связывающие выходной диаметр сопла плазмотрона, диаметр и длину реактора [1].
Однако недостатком данной установки является большой унос за пределы реактора необработанных в виде нанопорошка сырьевых материалов с последующим их попаданием в фильтр очистки, что требует частой смены и очистки фильтрующих элементов. При этом соответственно снижается выход нанопорошков из используемых сырьевых материалов и, как результат, получается низкий КПД этих используемых сырьевых материалов.
Технической задачей настоящей полезной модели является увеличение выхода нанопорошков из используемых сырьевых материалов, снижение нагрузки на очистные фильтры, увеличение сроков эксплуатации и снижение эксплуатационных затрат при обслуживании установки.
Этот технический результат предлагаемой полезной модели достигается тем, что плазменно-акустическая установка для получения нанодисперсных порошков включает связанные между собой плазмотрон, узел ввода газообразного жидкого или порошкообразного сырья, реактор, выполненный в виде цилиндра, расположенный вертикально, в который сверху истекает поток плазмы, фильтр и узел очистки отходящих газов, очистители для очистки выхода каналов подачи сырьевых материалов и истечения плазмы, кольцеобразный очиститель для очистки цилиндрической поверхности реактора от получаемого нанопорошка, затвор-переключатель, поочередно переключающий объем реактора со сборником нанопорошка или со сборником спеков, удаляемых с верхней крышки реактора, фильтры отходящих газов, отличается тем, что на трубопроводе ввода плазмообразующего газа в корпус плазмотрона установлен газоструйный акустический излучатель, состоящий из сопла, резонатора и рефлектора.
Таким образом, основной отличительной особенностью предлагаемой плазменно-акустической установки является наличие перед трубопроводом ввода плазмообразующего газа в плазмотрон газоструйного акустического излучателя, при этом рабочим газом данного излучателя является сам плазмообразующий газ, например аргон или азот.
При работе газоструйного излучателя, установленного перед трубопроводом ввода плазмообразующего газа в плазмотрон, на струю плазмообразующего газа и далее на образующуюся в плазмотроне и реакторе установки плазму накладываются акустические колебания.
Возникающие акустические колебания в потоке газов способствуют разрушению ламинарного пограничного слоя, образующегося между плазмой и стенками реактора, который препятствует проникновению наночастиц к стенкам и их последующему налипанию на стенки реактора. Благодаря этому акустическому эффекту, возрастет относительное количество материала наночастиц, накапливающихся на стенках реактора, снижается унос сырьевых материалов, облегчается работа фильтрующих элементов установки.
В предлагаемом устройстве на струю плазмы накладываются акустические колебания с частотой 100-4000 Гц с использованием газоструйного акустического излучателя [2].
Как известно [2] зависимость частоты акустических колебаний, создаваемых газоструйным акустическим излучателем, от глубины резонатора определяется соотношением
где f - базовая частота акустических колебаний, Гц; h - глубина резонатора, мм; m и bo - коэффициенты, равные, соответственно m=0,8-0,9; bo=43300-43400.
При частоте акустических колебаний меньшей 100 Гц резко возрастает глубина резонатора и габариты акустического излучателя. При частоте 4000 Гц возрастает риск вредного влияния акустических колебаний на здоровье обслуживающего персонала.
В заявленном способе плазмообразующий газ подается под давлением 0,3-0,4 МПа (3-4 ата), что требуется для обеспечения требуемого расхода газа и создания необходимых частот акустических колебаний.
Таким образом, наличие в плазменной струе, несущей частички сырьевых материалов и образующихся наночастиц, акустических колебаний, направленных к поверхности стенок реактора способствует разрушению ламинарного пограничного слоя вблизи поверхности стенок реактора, что, как следствие, приводит к ускоренной диффузии образовавшихся наночастиц, усилению их контакта с поверхностью реактора, увеличению доли наночастиц, оседающих на поверхности реактора.
Кроме того, наличие акустических колебаний в потоке плазмообразующего газа и плазмы обеспечивает меньшую засоряемость отверстий как для ввода сырьевых материалов, так и для ввода плазмы.
На рис.1 и 2 представлено устройство, реализующее предлагаемую полезную модель. Оно включает плазмотрон 1, подачу плазмообразующего газа 2; газоструйный акустический излучатель 3; реактор 4; ввод сырья 5; очиститель отверстия для подачи сырья 6; 7 - кольцеобразный очиститель нанопорошка; 8 - затвор-переключатель; 9 - сборник спеков; 10 - сборник нанопорошка; 11 - фильтр отходящих газов; 12 - поглотитель вредных примесей; 13 - эксгаустер для удаления отходящих газов; 14 - звукоизолирующий экран; 15 - очиститель канала для истечения плазмы.
На рис.2 представлен плазмотрон 1 с подводом 16, отводом 17 воды и детали газоструйного акустического излучателя 3, включающего подвод плазмообразующего газа 2, подводящую трубу 18 с соплом; резонатор 19 и рефлектор 20. При этом ось подводящей трубы с соплом 18 и резонатором 19 расположена перпендикулярно оси плазмотрона 1.
Конструктивное оформление газоструйного акустического излучателя в зависимости от требований к габаритам установки может несколько отличаться. Например, для уменьшения габаритов установки и уменьшения потерь давления плазмообразующего газа подводящая труба с соплом 18 и резонатор 19 излучателя 3 располагаются на одной продольной оси с плазмотроном 1 как показано на рис.3.
Устройство работает следующим образом. В плазмотрон 1 подается плазмообразующий газ 2 (аргон, азот, водород). На пути к плазмотрону перед трубопроводом ввода плазмообразующего газа в корпус плазмотрона плазмоотразующий газ озвучивается в газоструйном акустическом излучателе 3, причем плазмообразующий газ 2 является одновременно и рабочим газом газоструйного акустического излучателя 3, обеспечивающего наложение акустических колебаний на плазмообразующий газ и плазму плазмотрона, подаваемую в реактор 4. На рис.2 показано, что плазмообразующий газ 2 подается через подводящую трубу с соплом 18 в резонатор 19 с использованием которого и генерируются акустические колебания. При этом ось подводящей трубы с соплом 18 и резонатора расположена перпендикулярно оси плазмотрона 1. Рефлектор 20 обеспечивает направленное движение образующихся акустических колебаний и их наложение на плазмообразующий газ и плазму, подаваемую в плазмотрон 1, охлаждаемый водой 16 и 17. Рис.3 демонстрирует ту же работу устройства, но при этом подводящая труба с соплом 18 и резонатор 19 располагаются на одной оси с плазмотроном.
Применение плазменно-акустической установки обеспечивает увеличение выхода нанопорошков из сырьевых материалов, уменьшает выход спеков, снижает нагрузку на фильтрующие устройства, увеличивает ресурс работы установки.
Пример расчета газоструйного акустического излучателя плазмотрона [2-4]
Принимаем среднюю частоту акустических колебаний f=2000 Гц. Тогда по формуле (1) длина резонатора определится из соотношения [1]
При в=43000 и m=0,8
В соответствии с [3] расход-плазмообразующего газа для плазмотрона постоянного тока прямого действия при работе на токе 1-10 кА составляет 2-15 м3/ч.
Принимаем расход плазмообразующего газа-аргона Gг=10 м3/ч=0,00278 м3/с.
Определим площадь выходного сечения сопла газоструйного акустического излучателя по формуле [4]
где кс - коэффициент, равный, например, для аргона Тс и Рс - температура и давление торможения плазмообразующего рабочего газа, К и МПа, соответственно; ηс - коэффициент потерь давления в сопле ηс=0,8-0,85.
Тогда при Тс=293 К, Рс=0,3 МПа, ηс=0,8 при подаче аргона
В соответствии с рекомендациями [1] при этом диаметр выходного сечения сопла газоструйного акустического излучения равен
Расстояние между площадью выходного сечения сопла и входом в резонатор
lс=1,2dc=1,2·2,26=2,71 мм.
Диаметр резонатора
dp=1,5dc=1,5·2,26=3,4 мм.
Источники информации
1. Алексеев Н.В., Самохин А.В., Цветков Ю.В. Плазменная установка для получения нанодисперсных порошков. Патент на изобретение РФ, №2311225, Опубл. 27.11.2007.
2. Воронов Г.В., Кокарев Н.И., Лисиенко В.Г. и др. Газоструйный излучатель. Патент на изобретение РФ, №1571856, Опубл. 27.02.1995.
3. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Сооружение промышленных печей. Проектирование плавильных комплексов. Справочное издание. Кн.2, T.1. / Под ред. В.Г.Лисиенко. М.: Теплотехник, 2006. - 755 с.
4. Китаев Б.И., Зобнин Б.Ф., Ратников В.Ф. и др. Теплотехнические расчеты металлургических печей. Учебное пособие / Под ред. А.С.Телегина. - М.: Металлургия, 1970. - 528 с.
Claims (1)
- Плазменно-акустическая установка для получения нанодисперсных порошков, включающая связанные между собой плазмотрон, узел ввода газообразного жидкого или порошкообразного сырья, реактор, выполненный в виде цилиндра, расположенный вертикально, в который сверху истекает поток плазмы, фильтр и узел очистки отходящих газов, очистители для очистки выхода каналов подачи сырьевых материалов и истечения плазмы, кольцеобразный очиститель для очистки цилиндрической поверхности реактора от получаемого нанопорошка, затвор-переключатель, поочередно переключающий объем реактора со сборником нанопорошка или со сборником спеков, удаляемых с верхней крышки реактора, фильтры отходящих газов, отличающаяся тем, что перед трубопроводом ввода плазмообразующего газа в корпус плазмотрона установлен газоструйный акустический излучатель, состоящий из сопла, резонатора и рефлектора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120560/05U RU112073U1 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Плазменно-акустическая установка для получения нанодисперсных порошков |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120560/05U RU112073U1 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Плазменно-акустическая установка для получения нанодисперсных порошков |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU112073U1 true RU112073U1 (ru) | 2012-01-10 |
Family
ID=45784524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011120560/05U RU112073U1 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Плазменно-акустическая установка для получения нанодисперсных порошков |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU112073U1 (ru) |
-
2011
- 2011-05-20 RU RU2011120560/05U patent/RU112073U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
MX2012014999A (es) | Produccion en particulas ultrafinas en un sistema de plasma que tiene zonas de presion controlada. | |
RU2406592C2 (ru) | Способ и установка для получения нанопорошков с использованием трансформаторного плазмотрона | |
TW201446325A (zh) | 使用電漿系統的高產量粒子生產 | |
US8784657B2 (en) | Plasma discharge self-cleaning filtration system | |
CN103537245B (zh) | 一种用于制备羟基自由基的文丘里电离装置 | |
CN105013419B (zh) | 用于减少有害物质的等离子体反应器 | |
RU112073U1 (ru) | Плазменно-акустическая установка для получения нанодисперсных порошков | |
CN102908847A (zh) | 一种工业尘气净化除尘器 | |
KR20180130659A (ko) | 미세먼지 저감장치 | |
WO2006135272A1 (fr) | Installation de synthese de dioxyde de titane et reacteur plasmochimique | |
RU2013101299A (ru) | Способ получения металлических и керамических порошков и устройство для его осуществления | |
CN203196426U (zh) | 一种新型陶瓷膜保安过滤器 | |
CN110317729B (zh) | 一种生物酶控制工艺系统 | |
JP2008523978A (ja) | セルフクリーニング及び電圧制御式の静電ろ過方法及び静電ろ過装置 | |
CN206454476U (zh) | 一种用稀土生产氧化钕的尾气脱硫除尘装置 | |
JP5075899B2 (ja) | カルシウムシアナミドを含む粉体、該粉体の製造方法及びその装置 | |
KR20090063538A (ko) | 나노분말의 상압 플라즈마 표면 처리 장치 | |
JP2015531682A (ja) | 流動床反応器用の改良された内部サイクロン | |
CN202786387U (zh) | 一种用于海绵钛生产的烟气收集装置 | |
RU2772114C1 (ru) | Устройство для обработки порошковых материалов в радиочастотной индуктивно-связанной плазме | |
CN106925789A (zh) | 一种高频等离子体法铬纳米粉的生产工艺 | |
KR101156297B1 (ko) | 플라즈마 토치 전극의 주입관 구조 | |
RU142884U1 (ru) | Устройство для получения композиционных порошков | |
CN210242470U (zh) | 利用亚音频声波发生装置的清理结构 | |
CN111036013B (zh) | 一种用于管式pecvd设备的尾气粉尘捕捉装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20120521 |