非转移直流电弧等离子体炬的三维稳态数值模拟

非转移直流电弧等离子体炬是放射性废物等离子体熔融处理系统中的核心设备,射流的物理场参数不仅是设计和优化等离子体炬的重要指标,也是提高系统能量利用率和玻璃体生成物质量的关键。该文针对一款级联阳极结构的等离子体炬,基于磁流体力学理论,采用有限元仿真软件COMSOL对氮气热等离子体射流流入冷氮气域现象进行三维稳态数值模拟,建立电-磁-流-热的多物理场耦合模型,计算射流物理场参数,将计算结果与相关实验数据进行对比,并分析固定电流强度工况下改变输入气流量对等离子体炬性能的影响。结果显示模型能够较好地预测实际情况,所得到的射流温度场、速度场数据以及电极表面的温度、电流密度分布数据可为等离子体炬的设计和优化提供参考。

氩气电弧等离子体炬提纯大鳞片石墨研究

石墨材料作为一种工业原料,特别是纯度在99.9%以上的高纯石墨被应用在各大高科技领域,现有物理法和化学法的石墨提纯技术成本高、酸碱对设备和环境破坏严重、工艺流程复杂,因此开发一种优良有效的石墨提纯技术,已成为近年来国内外研究的热点。建立了一种利用非转移电弧等离子体炬提纯大鳞片石墨的方法,利用电弧可快速产生高温的特性,对黑龙江省鸡西市纯度为94.18%的大鳞片石墨样品进行高温处理。研究显示在本文电弧装置下提纯石墨的最佳放电参数范围气流量为25 L/min、电流为400 A、功率为10 kW,此时的电弧表面温度高达3350℃,利用扫描电子显微镜等对电弧处理前后石墨样品的微观结构对比发现石墨样品出现粉碎、断裂等特点,根据石墨化学分析方法国家标准GB/T 35212008对石墨纯度及其杂质进行研究分析,经电弧处理后石墨纯度提高到99.21%。