Генераторы плазмы: метод. указания к выполнению курсового проекта / Г.К. Клименко, А.А. Ляпин. <...> Представлена методика расчета основных характеристик генератора плазмы (плазмотрона), приведены справочный материал и примеры, предложена универсальная схемная модель плазмотрона. <...> Среди электродуговых генераторов плазмы наибольшее распространение получили плазмотроны с газовой стабилизацией разряда. <...> Существует большое количество схем рабочего процесса с газовой стабилизацией разряда. <...> Авторы предлагают достаточно универсальную методику проектного расчета большинства возможных вариантов плазмотронов с газовой стабилизацией, принципиально пригодную и для расчета плазмотронов с другими способами стабилизации разряда. <...> 3 Методика позволяет определить основные конструктивные размеры плазмотрона выбранной схемы и рабочие параметры процесса в нем или провести поверочный расчет плазмотрона с известными размерами. <...> ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ Сокращения СУД — самоустанавливающаяся дуга МЭВ — межэлектродная вставка уст — уступ ВАХ — вольт-амперная характеристика Переменные Обозначение a a0 Aист cp Cd CG d dа dг Единица измерения м/с Наименование Скорость звука при условиях для газа на выходе м/с Скорость газа (холодного) на входе в канал – Дж/(кг·K) Удельная теплоемкость воды (хладагента) А/м А·с/кг м м м Коэффициент использования напряжения источника питания Соотношение между током разряда и диаметром сопла Соотношение между током разряда и расходом газа Диаметр выходного канала самоустанавливающейся дуги Диаметр выходного электрода за уступом — диаметр анода Гидравлический диаметр охлаждающего канала (рубашки охлаждения) 5 Обозначение dкр dк dотв dс dтр Eр Ecр Eн Eт f FS Fа Fв Fк Fотв Fохл Fс gа 6 Единица измерения м м м Наименование Диаметр канала, при котором достигается критическая скорость и происходит тепловое запирание потока Диаметр внутреннего электрода: диаметр термоэмиссионной <...>
Генераторы_плазмы.pdf
УДК 621.791
ББК 31.252
К49
Рецензенты: И.П. Назаренко, Д.А. Ягодников
К49
Клименко Г.К.
Генераторы плазмы: метод. указания к выполнению курсового
проекта / Г.К. Клименко, А.А. Ляпин. – М.: Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2010. – 62, [2] с. : ил.
Представлена методика расчета основных характеристик генератора
плазмы (плазмотрона), приведены справочный материал и примеры,
предложена универсальная схемная модель плазмотрона.
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальностям
«Плазменные энергетические установки», «Электроракетные
двигатели и энергетические установки» и «Приборы и системы лучевой
энергетики».
Методические указания рекомендованы Учебно-методической комиссией
НУК Э.
УДК 621.791
ББК 31.252
-МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010
c
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Перечень условных обозначений и единиц измерения . . . . . . . . . . . . 5
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РАСЧЕТА ПЛАЗМОТРОНОВ . . . 15
1. Информационная база методики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2. Математическая модель электрических напряжений установки с
плазмотроном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3. Математическая модель распределения энергии в плазмотроне . 21
4. Геометрическая (конструкционная) модель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5. Варианты расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
ЗАДАНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ГЕНЕРАТОРА ПЛАЗМЫ С ВНУТРЕННЕЙ
ДУГОЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1. Определение основных рабочих параметров плазмотрона . . . . . . 27
2. Определение основных параметров и размеров разрядной камеры
для плазмотрона с СУД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3. Определение основных параметров и размеров разрядной камеры
для плазмотрона с фиксированной длиной дуги . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4. Газодинамические характеристики потока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5. Ресурс электродов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6. Тепловые потоки в элементы конструкции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
7. Теплонапряженность элементов конструкции . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
8. Охлаждение плазмотрона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
ПЛАЗМОТРОНЫ С ВНЕШНЕЙ ДУГОЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
МАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОДНЫХ УЗЛОВ . . . . . . . . . . . . 43
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Стр.63