Электр разрядының типтері

Электр разрядының сипаты газ қысымына, электр өрісінің кернеулігіне және ток тығыздығына тәуелді.

Тыныш разряд - 10⁵ Па қысымда және электродтар арасындағы потенциал айырымының салыстырмалы жоғары мәндерінде пайда болады; қалдық иондану әсерінен газдың өткізгіштігіне негізделген.

Тәж разряды – тыныш разрядтан электр өрісінің жоғары кернеулігінде пайда болады, біртекті емес өрісте қисықтық радиусы кіші электрод жанында тәж пайда болады, онда газдың соқпа иондануы жүзеге асады, ол тәждан тыс жағдайда болмайды.

Ұшқындық разряд – тәж разрядынан ток күшін көбейткенде түзіледі; разряд процесінде разряд аралық радиустың өзгеруінен үздікті жүзеге асады.

Шоқтанушы разряд - 10⁴ Па-ға тең және одан төмен қысымда пайда болады. Оң жарқырау облысында газ плазма түрінде болады; кернеу – жүздеген және мыңдаған вольт.

Доғалық разряд – шоқтанушы разрядқа қарағанда жоғары ток тығыздығында пайда болады; электродтардың булануынан спектрде электрод металының сызықтары басым болады; газ плазма түрінде; потенциалдар айырымы үлкен емес (ондаған вольт).

Плазмохимиялық процесс технологиясы:

1) төмен температуралық плазма генераторын;

2) шикізаттың плазмамен араласуын (реагенттерді енгізуді);

3) плазмохимиялық түрленулерді;

4) өнімдерді құрыштауды қажет етеді.

Мұнда плазмохимиялық реактор конструкциясы қарастырылмайды. Плазма генераторын таңдау зерттелетін немесе жүзеге асырылатын процестің кинетикалық және термодинамикалық ерекшеліктерін қанағаттандыру қажет.

Плазма генераторларының (плазмотрондар) түрлері:

1) доғалық;

2) шоқтанушы разряд;

3) тәж разряды;

4) индукциялық жоғары жиілікті;

5) сыйымдылықты жоғары жиілікті;

6) аса жоғары жиілікті және т.б.

Тұрақты және айнымалы токты өнеркәсіптік жиіліктегі электрдоғалық плазмотрондар кең қолданылады (3-сурет). Олар - өте қуатты, қуаты 50 МВт-қа дейін жетеді.

6-суретте тұрақты токты электр доғалық плазмотронның сызбанұсқасы берліген.

6-сурет. Тұрақты токты электр доғалық плазмотронның сызбанұсқасы:

С-А – сопло-анод, ГБ – газ беру, ПА – плазма ағыны, К – катод.

Газ катод пен анод арасында жанатын доғадан өтіп, анодтағы шырақ саңылауынан плазма ағыны ретінде құйылады. Газды құйынды түрде беру арқылы доғалық бағананы тұрақтандырады, бұл кезде анод шырақ саңылауындағы доғаның дағын айналдырады. Сөйтіп, оның балқуын немесе эрозияға ұшырап, бүлінуін болдырмайды. Газдың ось бойынша жылдамдығы неғұрлым үлкен болса, доға соғұрлым ұзын болады. Бірақ оның ұзаруына сәйкес анод қабырғасына қатысты қимасының теріс потенциалы да өседі, кейбір қималарда газ қабырғаны бұзып өтеді. Бұл кезде доға қысқарады да, процесс бірнеше кГц жиілікпен қайталанады. Электродтар балқымайтын вольфрам, молибден, цирконий, гафний немесе сумен салқындатылатын мыс, темір сияқты металдардан жасалады. Эрозия әсерінен жұмыс істеу уақыты шамамен 100 сағатқа дейін созылады. Егер плазма электрод материалымен ластанатын болса, онда эрозиясы төмен плазмотрондар (тұтанушы разряд және т.б.) немесе электродсыз разряд (оның қуаты төмен ~ 0,1 мВт, бірақ жұмыс істеу мерзімі – бірнеше мың сағат) пайдаланылады.

5-сурет. Электр доғалық разрядта электрондық ағынның түзілуі:

1 – атомдар; 2 – электрондар; 3 – иондар.

4-сурет. Бірге ағатын-құйынды және қарама-қарсы-құйынды типті плазмохимиялық агрегаттардың сызбанұсқасы:

1 – жылу тасымалдағышты беру, 2 – плазмотрон корпусы, 3 – шикізатты беру, 4 – реактор, 5 – процесс өнімдерінің шығымы,

6 – құрыштау үшін агент беру.

5-сурет. Дисперсті материалдарды қабатта өңдеуге арналған плазмохимиялық агрегат:

1- конустық корпус, 2 – конденсацияланған фазаны беру құрылғысы,

3 – ауыспалы патрубок, 4 – плазмотрон, 5 – сопло, 6 – сепаратор,

7 – бункер, 8 – сумен салқындату.