RU2518171C2 - Электродуговой нагреватель водяного пара - Google Patents
Электродуговой нагреватель водяного пара Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518171C2 RU2518171C2 RU2012132796/07A RU2012132796A RU2518171C2 RU 2518171 C2 RU2518171 C2 RU 2518171C2 RU 2012132796/07 A RU2012132796/07 A RU 2012132796/07A RU 2012132796 A RU2012132796 A RU 2012132796A RU 2518171 C2 RU2518171 C2 RU 2518171C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- anode
- cathode
- narrowed
- parts
- Prior art date
Links
Landscapes
- Discharge Heating (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электродуговым нагревателям газа (плазмотронам), используемым для получения стационарных потоков низкотемпературной плазмы различных газов, и может быть применено в химической и металлургической промышленности, машиностроении, энергетике, экологии. В электродуговом нагревателе водяного пара, содержащем последовательно установленные вдоль продольной оси электрод-анод, кольцо подачи рабочего газа и электрод-катод, наружная поверхность внутреннего электрода-анода и зауженной части выходного электрода-катода охвачены плотно прилегающей металлической трубой с низкой теплопроводностью с толщиной стенки δ=(4÷8)·10-3 м, через которую косвенно осуществляется охлаждение внутреннего электрода-анода и зауженной части выходного электрода-катода. Соотношения геометрических размеров электродов составляют: d1/d2=1,1÷1,3, l1/d1=1,5÷4, l2/d2=3÷7, D1/d1≥1,5, D2/d2≥1,6, где d1, d2 - диаметры зауженных частей (м), D1, D2 - диаметры расширенных частей (м), l1, l2 - длины зауженных частей (м) внутреннего электрода-анода и выходного электрода-катода соответственно. Технический результат - повышение ресурса работы нагревателя. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электродуговым нагревателям газа (плазмотронам), используемым для получения стационарных потоков низкотемпературной плазмы различных газов, и может быть применено в химической и металлургической промышленности, машиностроении, энергетике, экологии.
Известен электродуговой подогреватель водяного пара с торцевым вольфрамовым катодом, пусковой вставкой и ступенчатым выходным электродом [Авторское свидетельство СССР №792614, кл. H05B 7/18, 1980]. Его отличает высокий КПД и стабильность горения дуги, однако ресурс непрерывной работы лимитируется в основном вольфрамовым катодом. Для его защиты от окислительных сред необходимо применять достаточно дорогие газы (аргон, чистый азот), которые, по существу, являются и загрязнителями пароводяной плазмы.
Целью изобретения является создание длительно работающего устройства для нагрева водяного пара без использования защитных газов.
Поставленная цель достигается тем, что в предложенном электродуговом нагревателе водяного пара, содержащем последовательно установленные вдоль продольной оси внутренний полый ступенчато сужающийся цилиндрический электрод-анод, кольцо закрутки для подачи плазмообразующего газа и выходной полый ступенчато расширяющийся цилиндрический электрод-катод, согласно изобретению наружная поверхность внутреннего электрода-анода и зауженной части выходного электрода-катода охвачены плотно прилегающей металлической трубой с низкой теплопроводностью, например, из нержавеющей стали, толщина стенки которой δ=(4÷8)·10-3 м, через которую косвенно осуществляется охлаждение внутреннего электрода-анода и зауженной части выходного электрода-катода длиной не более 4d2. Также в предложенном электродуговом нагревателе водяного пара согласно изобретению соотношение диаметров зауженных частей внутреннего электрода-анода d1 и выходного электрода-катода d2 составляет d1/d2=1,1÷1,3, отношение длины l1 к диаметру d1 зауженной части внутреннего электрода-анода - l1/d1=1,5÷4, отношение длины l2 к диаметру d2 зауженной части выходного электрода-катода - l2/d2=3÷7, отношение диаметра D1 расширенной части внутреннего электрода-анода к диаметру d1 его зауженной части - D1/d1≥1,5, отношение диаметра D2 расширенной части выходного электрода-катода к диаметру d2 его зауженной части - D2/d2≥1.6.
На фиг.1 приведена схема электродугового нагревателя водяного пара. Электродуговой нагреватель водяного пара состоит из медных внутреннего электрода-анода 1 и выходного электрода-катода 2 ступенчатой геометрии, изолятора 3 между электродами и кольца 4 закрутки плазмообразующего газа. Кольцо закрутки 4 плазмообразующего газа (водяного пара) находится между электродами. Внутренний электрод-анод выполнен в виде ступенчато сужающегося цилиндра в направлении потока газа. Наружная поверхность электрода 1 и наружная поверхность зауженной части электрода 2 длиной l2 охвачены металлической трубой 5 с низкой теплопроводностью, например, из нержавеющей стали. Через металлическую трубу 5 из нержавеющей стали охлаждаются косвенно внутренний электрод-анод 1 и зауженная часть выходного электрода-катода 2 длиной не более 4d2, где d2 - диаметр зауженной части выходного электрода-катода. Толщина стенки трубы 5 определяется токовой нагрузкой и величиной тепловых потерь в электродах, при которых температура рабочих поверхностей внутреннего электрода-анода 1 и выходного электрода-катода 2 на длине его зауженной части l2 выше температуры насыщения водяного пара для устранения конденсации пара в этих местах. Рекомендуемая величина толщины стенки трубы δ=(4÷8)·10-3 м. При вводе газа большая его часть из-за разницы диаметров зауженных частей электродов d1/d2=1,1-1,3 поступает во внутренний электрод-анод, а меньшая - в выходной электрод-катод. Отношение длины зауженной части внутреннего электрода-анода 1 l1 к диаметру его зауженной части d1 составляет l1/d1=1,5÷4, а отношение длины зауженной части выходного электрода-катода 2 l2 к диаметру его зауженной части d2 составляет l2/d2=3÷7. Отношения диаметров расширенных частей электродов к зауженным частям составляют D1/d1≥1,5 и D2/d2≥1,6 соответственно для электродов 1 и 2.
Запуск плазмотрона производится на подогретом до 150°C воздухе путем пробоя межэлектродного промежутка осциллятором. После разогрева всех элементов разрядной камеры плазмотрона при горении дуги в воздушной среде в течение 3-4 минут осуществляется плавный переход на сухой перегретый водяной пар с уменьшением расхода воздуха. Для предотвращения конденсации пара на рабочей поверхности электродов внутренний электрод-анод и зауженная часть выходного электрода-катода охлаждаются косвенно через металлическую трубу из нержавеющей стали, а расширенная часть электрода-катода охлаждается водой непосредственно.
Пример
Электродуговой плазмотрон с внутренним электродом-анодом ступенчатой геометрии с размерами d1=19,8·10-3 м, D1=3,5·10-2 м, l1=30,3·10-3 м и выходным ступенчатым электродом-катодом с размерами d2=16·10-3 м, D2=2,6·10-2 м, l2=7,6·10-2 м и толщиной стенки трубы из нержавеющей стали δ=6·10-3 м испытан на экспериментальном стенде. Плазмообразующий газ - сухой водяной пар с температурой 250°C, расход - (2,5÷4,1)·10-3 кг/с. При силе тока дугового разряда 250-300 А падение напряжения на дуге составило 320-340 В. При мощности плазмотрона 80-100 кВт тепловой коэффициент полезного действия составил 60-65%. Горение дуги устойчивое, пульсации параметров разряда не превышали 7-8%.
Конструктивная схема предложенного дугового плазмотрона достаточно простая, а вариацией геометрических размеров электродов и расхода водяного пара возможно создание серии технологических плазмотронов различной мощности от 50 до 1000 кВт.
Claims (1)
- Электродуговой нагреватель водяного пара, содержащий последовательно установленные вдоль продольной оси внутренний полый ступенчато сужающийся цилиндрический электрод-анод, кольцо подачи рабочего газа и выходной полый ступенчато расширяющийся электрод-катод, отличающийся тем, что наружная поверхность внутреннего электрода-анода и зауженной части выходного электрода-катода охвачены плотно прилегающей металлической трубой с низкой теплопроводностью, например, из нержавеющей стали, толщина стенки которой δ=(4÷8)·10-3 м, через которую косвенно осуществляется охлаждение внутреннего электрода-анода и зауженной части выходного электрода-катода длиной не более 4d2, соотношения геометрических размеров электродов составляют: d1/d2=1,1÷1,3, l1/d1=1,5÷4, l2/d2=3÷7, D1/d1≥1,5, D2/d2≥1,6, где d1, d2 - диаметры зауженных частей (м), D1, D2 - диаметры расширенных частей (м), l1, l2 - длины зауженных частей (м) внутреннего электрода-анода и выходного электрода-катода соответственно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132796/07A RU2518171C2 (ru) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Электродуговой нагреватель водяного пара |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132796/07A RU2518171C2 (ru) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Электродуговой нагреватель водяного пара |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012132796A RU2012132796A (ru) | 2014-02-10 |
| RU2518171C2 true RU2518171C2 (ru) | 2014-06-10 |
Family
ID=50031845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012132796/07A RU2518171C2 (ru) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Электродуговой нагреватель водяного пара |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2518171C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU792614A1 (ru) * | 1979-02-05 | 1980-12-30 | Институт теплофизики СО АН СССР | Электродуговой подогреватель газа |
| RU2268558C2 (ru) * | 2004-02-02 | 2006-01-20 | Станислав Петрович Пенкин | Пароводяной плазмотрон |
| EP1575843B1 (fr) * | 2002-12-20 | 2006-05-10 | Seb Sa | Moyen de transport et de positionnement de recipients gigognes |
| CN101207965A (zh) * | 2007-07-31 | 2008-06-25 | 烟台龙源电力技术有限公司 | 等离子体发生器及延长等离子体发生器阴极寿命的方法 |
| RU2441353C1 (ru) * | 2010-06-28 | 2012-01-27 | Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) | Электродуговой плазмотрон с паровихревой стабилизацией дуги |
-
2012
- 2012-07-31 RU RU2012132796/07A patent/RU2518171C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU792614A1 (ru) * | 1979-02-05 | 1980-12-30 | Институт теплофизики СО АН СССР | Электродуговой подогреватель газа |
| EP1575843B1 (fr) * | 2002-12-20 | 2006-05-10 | Seb Sa | Moyen de transport et de positionnement de recipients gigognes |
| RU2268558C2 (ru) * | 2004-02-02 | 2006-01-20 | Станислав Петрович Пенкин | Пароводяной плазмотрон |
| CN101207965A (zh) * | 2007-07-31 | 2008-06-25 | 烟台龙源电力技术有限公司 | 等离子体发生器及延长等离子体发生器阴极寿命的方法 |
| RU2441353C1 (ru) * | 2010-06-28 | 2012-01-27 | Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) | Электродуговой плазмотрон с паровихревой стабилизацией дуги |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012132796A (ru) | 2014-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7271489B2 (ja) | 高エネルギー効率、高出力のプラズマトーチ | |
| US8783196B2 (en) | AC plasma ejection gun, the method for supplying power to it and pulverized coal burner | |
| EP2663168A2 (en) | Plasma torch of non-transferred and hollow type | |
| Safronov et al. | AC plasma torches. arc initiation systems. design features and applications | |
| RU2518171C2 (ru) | Электродуговой нагреватель водяного пара | |
| RU2441353C1 (ru) | Электродуговой плазмотрон с паровихревой стабилизацией дуги | |
| Anshakov et al. | Electric-arc steam plasma generator | |
| Anshakov et al. | Investigation of thermal plasma generator of technological function | |
| Isakaev et al. | Effect of the opening angle of the gas-discharge path on the power efficiency of a plasmatron | |
| CN207720506U (zh) | 等离子电弧处理器及废气处理装置 | |
| RU2469517C1 (ru) | Способ рекуперативного охлаждения электрода плазмотрона, плазмотрон для осуществления способа и электродный узел этого плазмотрона | |
| Essiptchouk et al. | Thermal and power characteristics of plasma torch with reverse vortex | |
| SU792614A1 (ru) | Электродуговой подогреватель газа | |
| RU111734U1 (ru) | Плавильный плазмотрон | |
| RU159626U1 (ru) | Плазмотрон для напыления | |
| Dudnik et al. | Radiation energy losses in a single chamber three phase plasma torch with rod electrodes | |
| RU2464748C2 (ru) | Плазмотрон струйно-плавильный | |
| RU140498U1 (ru) | Плазматрон для порошкового напыления | |
| RU2374791C1 (ru) | Электродуговой плазмотрон переменного тока | |
| Веремейчик et al. | THE RESEARCH INTO THERMAL AND ENERGY CHARACTERISTICS OF A PLASMАTRON FOR OBTAINING HYDROGEN LOW TEMPERATURE PLASMA | |
| Verameychyk et al. | The research into thermal and energy characteristics of a plasmаtron for obtaining hydrogen low temperature plasma | |
| Safronov et al. | Study of the electrode erosion in powerful, single-chamber, three-phase alternating-current plasma torches | |
| Tazmeev et al. | Application of gas discharge with liquid electrolytic cathode to create flow of steam-water plasma | |
| RU2355135C1 (ru) | Способ формирования дугового разряда в плазмотроне | |
| CN207871871U (zh) | 等离子管弧处理器及废气处理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20170713 |