Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
? установлению локального равновесного состояния. Напротив, в разреженной плазме, где столкновения частиц редки, могут длительное время существовать состояния, далекие от равновесия. Столкновения частиц становятся редкими и при высоких температурах в так называемой горячей плазме, когда энергия теплового движения kT=10100эВ и более. Плазма, имеющая kT порядка 1эВ (11600К), в физике считается холодной плазмой.
Основное понятие термодинамики понятие температуры, которая характеризует значение энергии и ее распределение между частицами вещества. В разреженной или в горячей плазме электронная Те и ионная Ti температуры не равны между собой, но с увеличением давления газа их значение и распределение по сечению столба дуги становятся почти одинаковыми (рис. 9). Ионная температура близка к температуре газа.
Так как дуговой разряд существует обычно не в однородном газе, а в смеси газов и паров, находящихся при высокой температуре, то необходимо знание эффективного потенциала ионизации Ui. Практика показывает, что в смеси газов в большей степени ионизируется газ с наименьшим Ui. Расчет эффективного потенциала термической ионизации U0 выполняется по формуле Фролова (под U0 смеси, обладающей степенью ионизации x0, следует понимать потенциал ионизации некого однородного газа, в котором число заряженных частиц такое же, как и в газовой смеси).
U0 = ln exp(-)
где k количество газов в смеси, ?i концентрация i-го газа в смеси, Ui потенциал ионизации iго газа, T абсолютная температура.
Расчет U0 в зависимости от концентрации паров в системе Fe-K при предположительной T = 5800К (рис. 10) позволяет сделать вывод, что сравнительно небольшие добавки ионизаторов достаточны для обеспечения стабильности горения дуги (при сварке под флюсом или покрытыми электродами).
1.3.1.5 Явления переноса, баланс энергии и температура в столбе дуги
Направленное движение ионов и электронов в плазме может быть вызвано двумя причинами:
1)электрическим полем, создающим ток;
2)разницей в концентрации частиц между различными участками плазмы (амбиполярной диффузией). Направленные потоки ионов и электронов в плазме могут возникать не только под действием электрического поля, но и при условиях, когда концентрация частиц в различных точках неодинакова. Силой, приводящей в движение частицы, здесь будет разность давлений. В слабо ионизированной плазме давление электронного и ионного компонентов мало по сравнению с давлением нейтрального газа, поэтому при диффузионном движении заряженных частиц, так же как и при прохождении тока, происходит не перемещение всей массы вещества, а только перемещение составляющих. Характерной особенностью процесса является то, что по условию квазинейтральности скорости диффузии электронов и ионов должны быть одинаковы. Поскольку электроны обладают большой подвижностью, они опережают ионы, создавая благодаря этому опережению электрическое поле, которое сильно тормозит их и слегка ускоряет тяжелые ионы. В результате происходит выравнивание скоростей и весь процесс идет со скоростью, близкой к той, которая в отсутствие электрического поля соответствовала бы диффузионному движению ионов. Такой процесс совместного движения ионов и электронов через газ получил название амбиполярной диффузии.
Кроме того, в неравномерно нагретой плазме обмен частицами между областями с различной температурой создает механизм плазменной теплопроводности, благодаря которому через плазму идет поток тепловой энергии. Перечисленные процессы объединяются общим названием явление переноса. Они обеспечивают переход от неравновесного к равновесному состоянию.
Теплопроводность плазмы также обусловлена движением частиц. Главную роль в переносе теплоты от более горячих участков плазмы к холодным играют электроны (благодаря большей тепловой скорости). Если вдоль некоторого направления существует перепад температур, то электроны с большими энергиями идут в одну сторону, а с меньшими в другую.
Пренебрегая очень небольшой долей энергии, получаемой ионами при их ускорении в продольном поле (ионный ток мал), можно считать, что вся энергия, отбираемая разрядом от внешнего источника в столбе дуги, переходит непосредственно электронам плазмы. Эта энергия расходуется на возбуждение и ионизацию молекул газа, а также на повышение их кинетической энергии при упругих столкновениях. В конечном итоге баланс мощности для единицы длины столба дуги имеет вид:
jE = Wn + WT + Wk
где Wn потери столба дуги излучением; WT и Wk соответственно потери теплопроводностью и конвекцией.
Отношение Wn /(WT + Wk) зависит от режима дуги, формы столба и рода атмосферы.. Однако из опыта известно, что для дуг в парах металлов при I = 1001000А до 90% энергии столба дуги теряется излучением. Спектр излучения таких дуг близок к спектру абсолютно черного тела, т.е. они представляют собой эффективные излучатели. Для краткости будем ниже такие дуги называть металлическими или Ме-дугами.
Температура в столбе дуги может быть примерно вычислена по формуле, полученной К.К.Хреновым:
T KU0
где U0 эффективный потенциал ионизации, K коэффициент, принимающий значения K=800 для РДС и K=1100 для сварки под слоем флюса. По длине столба температура принимается постоянной.
Таким образом, анализ проводимости вещества, а также элементарн