SU792614A1 - Electric-arc gas heater - Google Patents

Electric-arc gas heater Download PDF

Info

Publication number
SU792614A1
SU792614A1 SU792724880A SU2724880A SU792614A1 SU 792614 A1 SU792614 A1 SU 792614A1 SU 792724880 A SU792724880 A SU 792724880A SU 2724880 A SU2724880 A SU 2724880A SU 792614 A1 SU792614 A1 SU 792614A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
anode
insert
gas
plasma
efficiency
Prior art date
Application number
SU792724880A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Степанович Аньшаков
Вячеслав Павлович Ефремов
Михаил Федорович Жуков
Борис Иванович Михайлов
Original Assignee
Институт теплофизики СО АН СССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт теплофизики СО АН СССР filed Critical Институт теплофизики СО АН СССР
Priority to SU792724880A priority Critical patent/SU792614A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU792614A1 publication Critical patent/SU792614A1/en

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Description

(54) ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ГАЗА(54) ELECTRIC ARC GAS HEATER

1one

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно, к технике получени  низкотемпературной вод ной плазмы и может быть применено в химической, металлургической отрасл х промышленности, в машиностроении и других прогаводствах,, в которых дл  осуществлени  технологического процесса требуетс  поток нагретого газа.The invention relates to electrical engineering, in particular, to a technique for producing low-temperature aqueous plasma and can be applied in the chemical, metallurgical industries, engineering and other industrial processes, in which a heated gas flow is required for carrying out the process.

Использование вод ной плазмы позвол ет в р де случаев радикально изменить ее эффективность . Это обусловлено более высоким по сравнению с воздушной, азотной и другими плазмами удельным теплосодержанием вод ной плазмы и налившем диссодирфоват1ых молекул водорода и кислорода,  вл ющихс  непосредственными реа1ентами в химических реакци х.The use of water plasma allows, in a number of cases, to radically change its effectiveness. This is due to the higher specific heat content of the water plasma and the filling up of the dissociated hydrogen and oxygen molecules, which are direct agents in chemical reactions, as compared with air, nitrogen, and other plasmas.

Кроме того, ввиду отсутстви  ТОКС1ГЧНЫХIn addition, due to the absence of TOX1

компонент стру  вод ной плазмы может быть использована как инструмент дл  разрушени  горных пород при производстве подземных выргйоток с затруд енной вентил цией.The plasma jet component can be used as a tool for the destruction of rocks in the production of underground vents with difficult ventilation.

Р1звестен электродуговой генератор вод ной плазмы с магнитной стабилизацией электрической дуги 1.An electric-arc plasma water generator with magnetic stabilization of the electric arc 1 is known.

Но этот плазмотрон не может обеспечить длительную непрерьпзную работу, что объ сн етс  большими значени ми уделыюй эрозии электродного материала (пор дка Ю г/Кл).But this plasma torch cannot provide long-term uninterrupted operation, which is explained by large values of the erosion of the electrode material (on the order of 10 g / C).

Известен также электродуговой подогреватель газа, содержащий соосно и последовательно установленные стержневой катод, кольцо пода10 чи защтного газа, межэлектродную вставку,кольцо подачи плазмообразующего газа и снабженный каналами охлаждени  анод с центральным сквозным отверстием переменного сечени , выполненным по длине из двух участков15 входного и выходного, последний из которых выполнен цилиндрическим 2.Also known is an electric arc gas preheater containing coaxially and successively mounted rod cathodes, a ring of gas supplying protective gas, an interelectrode insert, a plasma-forming gas supply ring and an anode with cooling channels provided with a central through-hole of variable cross-section 15 inlet and outlet, of which is made cylindrical 2.

Недостатком этого подогревател   вл етс  то, что он не может эффективно работать на вод ном паре.The disadvantage of this preheater is that it cannot effectively operate on water vapor.

2020

Цель изобретени  - увеличение КПД и эффективности работы подогревател .The purpose of the invention is to increase the efficiency and efficiency of the heater.

Дл  дост окени  этой цели подогреватель снабжен экраном, выполненным из метал;кTo achieve this goal, the heater is equipped with a screen made of metal;

с низкой теплопроводностью и установленным на обращенной к аноду поверхности вставки, входной участок анода выполнен в виде сужающегос  в направлении к выходному и плавно сопр женного с ним конуса, а каналы охлаждени  расположены в выходном участке анода.with a low thermal conductivity and an insert surface facing the anode, the inlet section of the anode is designed as a cone tapering towards the outlet and smoothly mating with it, and the cooling channels are located in the outlet section of the anode.

Использование теплоизол ционной вставки и выполнение анода охлаждаемым только в месте прив зки электрической дуги позвол ет поддерживать стенки входного участка анода и вставки при температуре насыщени  пара и, тем самым избежать конденсации пара на этих поверхност х. Необходдмость же увеличени  сечени  канала на начальном участке анода объ сн етс  следующим образом.The use of a heat insulating insert and making the anode cooled only at the point of electric arc binding allows the walls of the inlet section of the anode and insert to be maintained at the vapor saturation temperature and, thus, to avoid condensation of steam on these surfaces. The need to increase the channel cross section in the initial part of the anode is explained as follows.

Наличие гор чих стекок канала на начальном участке создает благопри тные услови  дл  шунтрфовани  на нем электрической дуги , что совершенно нежелательно, так как участок слабоохлаждаемый. Если начальный участок канала выполнить большего диаметра , то электрическа  прочность промежутка дуга-стенка существенно увеличиваетс  и пробой на этом участке становитс  невозможным . Проточна  часть начального участка может иметь форму усеченного конуса, как это показано на чертеже, либо быть цилиндрической с диаметром большего основани  конуса. При этом важно, чтобы переход от начального участка канала к рабочему цилиндрическому участку был плавным и с углом на сторону не более 45° во избежание образовани  в месте перехода возмущений потока также способствующих шунтированию Д5ти на сгенку.The presence of hot channel ducts in the initial part creates favorable conditions for shunting electric arc on it, which is completely undesirable because the area is slightly cooled. If the initial section of the channel is made of a larger diameter, then the electrical strength of the arc-wall gap increases substantially and breakdown in this area becomes impossible. The flow part of the initial section may be frustoconical, as shown in the drawing, or be cylindrical with the diameter of the larger base of the cone. At the same time, it is important that the transition from the initial section of the channel to the working cylindrical section be smooth and with an angle to the side of no more than 45 ° in order to avoid the formation of flow disturbances at the junction point also contributing to the shunting of D5 to the curve.

При выполнении этих условий анодна  прив зка эпектрической дуги в рабочем диапазоне тока осуидествл етс  на выходном цилиндрическом интенсивно охлаждаемом участке анода,When these conditions are fulfilled, the anode attachment of the electric arc in the operating current range is detected at the output cylindrical intensely cooled part of the anode,

На чертеже изображен предлагаемый элек тродутовой подогреватель газа (плазмотрон).The drawing shows the proposed electro-gas gas preheater (plasma torch).

Плазмотрон имеет стержневой катод 1, завихрительное кольцо 2 подачи защитного газа , водоохлаждаемую межэлектродную вставку 3, теплоизол ционный экран 4, установленный на обращенной к аноду стороне вставки , кольцо 5 подачи основного газа и анод 6, выполненный с переменным по длине сквозным отверстием, сужающимс  к выходу и имеющий охлаждение только в месте прив ки электрической дуги 7 на цилиндрическом участке 8.The plasma torch has a rod cathode 1, a swirl ring 2 for supplying protective gas, a water-cooled transelectrode insert 3, a heat insulating screen 4 mounted on the side of the insert facing the anode, a ring 5 for feeding the main gas and an anode 6 that has a variable opening output and having cooling only at the point of arc arc welding 7 on the cylindrical section 8.

Теплоизол ционньш экран 4, вь.лолненный из металла с низкой теп юпроводностью, закрывает холодный торец вставки 3 и, име  температуру на обращешюй к аноду поверхности выше температурь насьпцени  пара,Thermal insulation screen 4, rimmed from metal with low heat conductivity, closes the cold end of insert 3 and, having a temperature on the surface facing the anode above the temperature, we observe the vapor,

устран ет возможность конденсаш и пара в этом месте.eliminates the possibility of condensation and steam in this place.

Дл  электрической изол ции электродов и вставки 3 друг от друга предусмотрены изол торы 9 и 10. Интенсификаци  движени  прив зки дуги по .внутренней поверхноста выходного электрода производитс  с помощью магнитного пол , образованного катущкой 11.Insulators 9 and 10 are provided for electrically isolating the electrodes and the insert 3 from each other. Intensification of arc arc movement along the inner surface of the output electrode is performed using a magnetic field formed by the coil 11.

Запуск плазмотрона осуществл етс  в два этапа.The start of the plasma torch is carried out in two stages.

На первом этапе осуществл етс  непосредственный поджиг электрической Дуги осцилл тором при использовании в качестве рабочего газа подогретого до температуры не меньше температуры насыщенного вод ного пара неконденсирующего газа: воздуха, азота и др. с последующим прогревом конструкции плазмотрона в течение 2-3 мин.At the first stage, an electric Arc is ignited by an oscillator when heated as a working gas is a temperature not lower than the saturated water vapor temperature of a non-condensing gas: air, nitrogen, etc., and then the plasma torch is heated for 2-3 minutes.

На втором этапе осуи1ествл етс  плавный переход на сухой перегретый вод ной пар и последующа  работа-плазмотрона на этом рабочем теле.At the second stage, the projectile smooth transition to dry superheated water vapor and the subsequent work of the plasma torch on this working body is carried out.

Плазмотрон обладает высокой работоспособностью , меньшей удельной эрозией анодного материала, чем при работе на воздухе, достаточно эффективным нагревом вод ного пара и высокой стабильностью работы. Достинута  в нем величина удельного теплосодержаьги  вод ной плазмы составл ет 55,0 кДж/ что соответствует температуре пор дка 5000° при тепловом коэффициенте полезного действи  65-70% и потребл емой мощности 100 кВт,The plasma torch has a high performance, lower specific erosion of the anode material than when operating in air, with sufficiently effective heating of water vapor and high stability of operation. The value of the specific heat content of the water plasma in it is 55.0 kJ /, which corresponds to a temperature on the order of 5000 ° with a thermal efficiency of 65-70% and a power consumption of 100 kW.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Электродуговой подогреватель газа, содержащий соосно и последовательно установленные стержневой катод, кольцо подаш защитного газа, межэлектродную вставку, кольцо подач } плазмообразующего газа и снабженный каналами охлаждени  анод с центральным сквозным отверстием переменного сечени , выполненным по длине из двух участков - входного и выходного, последний из которых выполнен цилиндрическим, отличаю щи йс   тем, что, с целью увеличени  КПД и эффективности работы подогревател , он снабжен экраном, выполненным из металла с низкой теплопроводностью и установленным на обращенной к аноду поверхности вставки, входной участок анода выполнен в виде сужающегос  в направлении к выхо;щому и плавно сопр женного с ним конуса, а каналы охлаждени  расположены в выходном участке анода.An electric arc gas preheater containing coaxially and sequentially mounted rod cathode, protective gas feed ring, interelectrode insert, feed ring} of plasma-forming gas and an anode with cooling channels with a central through-hole of variable cross section made in two sections - input and output, the last of which is cylindrical, distinguished by the fact that, in order to increase the efficiency and efficiency of the heater, it is equipped with a screen made of metal with a low conductivities and mounted on the insert facing the anode surface, the anode inlet portion formed as a converging towards vyho; schomu and smoothly conjugated with it cone, and cooling channels arranged in the outlet portion of the anode.
SU792724880A 1979-02-05 1979-02-05 Electric-arc gas heater SU792614A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792724880A SU792614A1 (en) 1979-02-05 1979-02-05 Electric-arc gas heater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792724880A SU792614A1 (en) 1979-02-05 1979-02-05 Electric-arc gas heater

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU792614A1 true SU792614A1 (en) 1980-12-30

Family

ID=20810280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792724880A SU792614A1 (en) 1979-02-05 1979-02-05 Electric-arc gas heater

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU792614A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464748C2 (en) * 2010-12-20 2012-10-20 Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) Jet-melting plasmatron
RU2518171C2 (en) * 2012-07-31 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Water-steam arc heater

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464748C2 (en) * 2010-12-20 2012-10-20 Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) Jet-melting plasmatron
RU2518171C2 (en) * 2012-07-31 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Water-steam arc heater

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2960594A (en) Plasma flame generator
RU2260155C2 (en) Compound cathode and device for plasma firing on the base of compound cathode
KR0137957B1 (en) Gas cooled cathode for arc torch
JP7271489B2 (en) Energy efficient, high output plasma torch
MXPA02007655A (en) Treatment of fluorocarbon feedstocks.
JP3733461B2 (en) Composite torch type plasma generation method and apparatus
US4596918A (en) Electric arc plasma torch
US3944778A (en) Electrode assembly of plasmatron
SU792614A1 (en) Electric-arc gas heater
CN112996211A (en) Direct current arc plasma torch applied to hazardous waste treatment
KR20180066573A (en) Plasma generator having multistage swirl structure and waste gas treatment apparatus having the plasma generator
MXPA02007659A (en) Treatment of fluorocarbon feedstocks.
USRE16149E (en) Process and apparatus fob
CN107702096A (en) A kind of double medium source of the gas plasma burners of single anode
US3446902A (en) Electrode having oxygen jets to enhance performance and arc starting and stabilizing means
JP5091801B2 (en) Composite torch type plasma generator
CN112996210A (en) Plasma torch with multiple arc channels
US4596019A (en) Method and apparatus for the generation of hot gases with an electric arc
Anshakov et al. Investigation of thermal plasma generator of technological function
JPH04124445A (en) Plasma jet generating method and plasma generator
KR100493731B1 (en) A plasma generating apparatus
Agapitov et al. Investigation of the Conditions for the Occurrence of an Arc Discharge During Current Supply Through a Fuel-Plasma Jet
EP0465140B1 (en) Non-clogging high efficiency plasma torch
RU2005584C1 (en) Plasma generator for powder surfacing
KR100204354B1 (en) High temperature plasma torch