非转移弧等离子体炬及其射流的数值模拟

通过求解等离子体弧柱区的质量方程、动量方程、能量方程、电动势方程、磁场方程和组分方程,对非转移弧等离子体炬及其产生的等离子体射流的传热与流动特性进行了数值模拟研究,获得了等离子体炬及其射流区域的温度和速度分布。结果表明:呈现上升的伏安特性曲线;等离子体炬出口处温度和速度呈现抛物线分布;等离子体进气速度增加,等离子体速度增加,温度变化不明显;电流增加,等离子体速度和温度都明显增加。

直流非转移弧热等离子体喷枪加热效率分析

利用计算机模拟技术,采用有限容积方法,针对自制的低能耗、高效率内送粉等离子喷涂设备,对喷枪内部影响喷涂热效率的因素进行了分析。研究结果表明通过适当提高进气流量、提高混合气体中的氮气或氢气含量和减少喷枪通道长度,均能提高等离子喷枪热效率。而电流的大小以及喷枪的通道直径对热效率无显著影响。

非转移弧等离子体炬传热与流动的数值模拟

以非转移弧等离子体炬为研究对象,对等离子体电弧和阳极的传热与流动进行了数值模拟,并求解了质量方程、动量方程、能量方程、电势方程和磁场方程,获得了等离子体弧的温度、速度和电流密度分布。计算结果表明,阳极内壁面温度变化不大;等离子体炬出口处径向温度和速度分布类似抛物线形分布;提高进气速度或减小电弧电流,均使得电弧阳极斑点向下游移动。

洛伦兹力对自由燃烧弧和壁稳非转移弧流场的影响

通过耦合迭代求解流体力学方程和电磁场方程,数值模拟了转移式自由燃烧电弧和具有细长中间段及突扩阳极结构的壁稳式非转移直流电弧的流场,分析了洛伦兹力对这两种典型直流电弧流场的影响。结果显示:在自由燃烧电弧情况下,电流自感磁场的洛伦兹力对流场特性有显著影响,自磁压缩是约束电弧的主要机制;而在壁稳式非转移直流电弧情况下,相对于强壁面约束和气动力作用而言,洛伦兹力对流场的影响有限。特别在中间段出口以后,洛伦兹力与气动力的比值小于0.010,因此,当主要考虑壁稳式非转移直流电弧发生器出口参数时,为了提高数值模拟效率,可忽略洛伦兹力的作用。

非转移弧等离子体射流稳定性研究

提出了一种分析等离子体射流在整个工作时间内的稳定性的方法。该方法通过分离等离子体的弧压信号中稳定与不稳定的时间段,求出稳定时间段占整个工作时间的比例,进而判断等离子体射流的整体工作状态。经实验验证,该方法与等离子体射流实际工作状态相符。

等离子点火系统非转移弧特性研究及在1000MW机组锅炉的应用

非转移型等离子点火系统在鸳鸯湖电厂超超临界燃煤锅炉上的成功应用,完全可以实现无油点火,具有显著的经济效益和环保效益。本文介绍了等离子喷枪内电弧的运动特性和介质气体对弧压、功率的影响,通过非转移型弧的等离子在燃煤机组上的点火调试,改变介质气体流量,有效地提高等离子喷枪阴、阳极寿命。同时结合现场煤质情况,对煤粉浓度和细度,一次风温和风速等参数进行有效调节,确保等离子系统在可调节功率范围内点火稳定而使锅炉正常启动。

非转移等离子弧净化石墨研究

针对传统石墨提纯方法存在试剂有毒、污染环境、能耗大、成本高等缺点。探讨了利用非转移等离子弧净化石墨的技术路线,设计了专用等离子体石墨净化装置。利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪等对非转移等离子弧处理石墨前后石墨的外观形貌及元素痕量进行了表征。实验表明:气体流速为25L/min、电流为300A、进料速度为100g/min、循环次数为3次条件下石墨净化效果最佳;非转移等离子弧净化石墨方法简单高效。

双阳极电弧等离子体炬的磁流体动力学分析

为了更好地研究直流电弧等离子体炬内的流动与传热,根据磁流体动力学(MHD)理论建立了等离子体电弧区的数学物理模型,采用磁矢量势A的方法来计算磁感应强度B的大小,利用通用软件FLUENT并进行二次开发,采用用户自定义函数(user defined function,UDF)加入磁流体动力学方程组中的源项和物性参数,并利用用户自定义标量方程(user defined scalar,UDS)的方法加入Maxwell方程组,采用SIMPLE算法对电弧区域进行了数值模拟。计算结果表明:等离子体炬内的弧电压随着气体质量流量的增加而增加;等离子体炬内的温度随着气体质量流量的增加而减小,而速度随着气体质量流量的增加而增加;出口处的温度和速度随径向距离的增加而减小,但温度减小的速率增加。这一结果可为实验提供理论指导和参考。

阳极弧根位置对热喷涂等离子喷枪特性的影响

研究开发了一种新型的双阳极等离子喷枪,可以在不改变任何参数(如电弧电流和气体流量)的条件下,调节阳极弧根的位置,从而改变等离子炬的特性。试验采用热焓探针测量了不同阳极弧根位置条件下,氩等离子射流的温度和速度分布;通过测量喷枪冷却水的温升来估算喷枪的效率。结果表明,随着阳极弧根向喷嘴下游的移动,等离子射流的温度和速度以及喷枪的效率都有显著的提升。

直流双阳极电弧等离子体炬的数值模拟

为了提高等离子体废物处理效率,根据磁流体动力学理论,利用计算流体力学软件FLUENT,采用磁矢量势的方法对直流双阳极非转移型电弧等离子体炬进行了二维轴对称数值模拟。计算中采用了SIMPLE算法。数值模拟得到了等离子体的温度、速度等分布。结果表明,等离子体的温度随着轴向距离的增加而减小,随弧电流增加而增加;其速度随着轴向距离的增加而先增大后减小,随弧电流增加而增加;等离子体炬出口处的温度和速度随着径向距离的增加而减小。这些结果与实验结果基本相符。

直流电弧等离子炬温度场-电场分布特性数值模拟

由于热等离子体技术能源利用率高、工艺清洁且效果良好,在固体废弃物焚烧处理中已成为热点开发技术,其中,直流电弧等离子体是近年来放射性固废处理领域的重点研究技术。工业用等离子炬作为实现这一技术的核心装置,其内部温度极高、温度场与电磁场耦合,且实验测试困难,因此发生装置的开发和优化设计必须借助数值模拟手段。以直流非转移弧等离子炬为对象,基于Fluent软件用户自定义函数(user-defined function,UDF)与用户自定义标量(user-defined scalar,UDS)的二次开发功能,通过分析热等离子体的热力学特性,将数值模拟过程与工质气的物性参数(热力学系数、输运系数)、控制方程组源项变化及电极电流分布进行动态链接,建立了2维轴对称的磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)计算模型;并采用合理的边界条件,通过求解流体力学控制方程组与麦克斯韦方程组,得到了等离子炬内特征物理参数的分布规律。结果显示:阴极附近电位降显著,电流密度分布集中;层流条件下弧柱区温度分布均匀,中心温度为全流域最高,区域边缘温度梯度较大;阳极附近存在电流密集分布区域,可作为弧根位置预测依据。针对电弧在电极表面的附着现象,后续可继续进行电极-等离子体的耦合模型计算,以得到设备内壁面更加准确的温度分布。

管式直流电弧等离子体喷枪特性的试验研究

文中针对民用领域200 kW量级管式直流电弧等离子体喷枪,研究了其输出功率以及等离子体喷枪焰流等与工作气体之间的关系。通过设定等离子体喷枪电源模块的电流输出值,取4组不同的电流输出情况下,研究了等离子体喷枪工作气体参数与等离子体喷枪输出功率之间的关系。同时,在试验的过程中,研究气体参数的变化与等离子体喷枪火焰长度的关系。在等离子体喷枪输出效率的计算方面,我们采用间接法测量,通过等离子体喷枪运行过程中冷却水带走的热量损失,来计算喷枪的实际有效热量输出。试验研究发现,管式直流电弧等离子体喷枪输出功率、等离子体喷枪焰流长度等参数与工作气体流量的变化相关,喷枪输出热效率在80%以上。

陶瓷与紫铜等离子弧焊研究

一、前言金属材料愈来愈难以适应飞速发展的航天,电子、原子能等尖端技术对材料性能的要求,为此,人们不得不寻求其它的材料。由于陶瓷材料具有良好的耐热性、耐蚀性、耐磨性、重量轻、弹性模量大等优点,可在某些高温、腐蚀、磨损条件下工作,成为一种在取代金属材料方面非常有发展前途的材料。但陶瓷的塑性、韧性较差,加工困难,限制了它的使用范围。所以,实际应用中多采用兼有金属和陶瓷优点的复合材料。这样,金属和陶瓷的连接工艺就成为这种复合材料得以应用的关键。陶瓷与金属的连接方法很多,有钎焊。

热等离子弧熔覆合金涂层的制备与组织性能

在自制的热等离子非转移弧熔覆设备上用 Stellite Ni6 0合金在钢的表面上进行熔覆处理。用优化后的熔覆工艺参数可以获得零稀释率的熔覆层 ,而且熔覆层与基体结合牢固。在对熔覆层进行化学成分、组织结构分析后发现 :熔覆层可以分为三层组织结构 ,这三层组织结构的形成与熔池的凝固过程有关。实验结果证明 。

浅谈微束等离子焊接

微束等离子弧焊接技术在薄壁零件的精细加工领域正受到越来越多的重视与应用,本文简要介绍了微束等离子焊接技术及其特点。

现代焊接技师培训(十八)

据某新闻媒体在某地进行的调查结果显示,100人中只有1人愿当工人。对于用人单位来说,可谓是"百里挑一"。如今,"工人"这一曾经让人崇尚的职业,遭遇了社会转型时期所带来的尴尬。"1%"是一个小数,但是其背后折射的却是一个社会的大问题。号称"世界制造大国"的中国,如此下去将成为一个纸上谈兵的理论大国,虽有许多从事产品设计、企业管理的人员,而将先进的设计与技术转化成一流产品的人员却越来越少,能在生产第一线掌握先进加工手段的优秀劳动者更会严重匮乏。如何改变这种现状成为目前制造业乃至中国的一大课题。随着工业现代化进程的加快,焊接这一越来越凸显重要的加工手段也急需大量有知识、有能力、愿意从事这一职业的熟练工人。因此,培养焊接技师的重任就愈发迫切。长期以来,本刊以此为己任,努力办好"人才培训"栏目,希望引导更多卓有远见的青年人走向实践之路,把自己塑造成制造业乃至社会的实用人才。