плазмотрон 2. 3. плазмотронды есептеу плазмотронны жмыс параметрлеріні лшемдерін есептеу

• Название: 3. плазмотронды есептеу плазмотронны жмыс параметрлеріні лшемдерін есептеу
• Дата: 14.04.2023
• Размер: 28.04 Kb.
• Имя файла: плазмотрон 2.docx
• Тип: Документы; #1062087

3. ПЛАЗМОТРОНДЫ ЕСЕПТЕУ

1. Плазмотронның жұмыс параметрлерінің өлшемдерін есептеу.

Плазкарон өлшемдерін есептеу үшін келесі константалармен беріледі:

- 4200 К кезінде ауадағы дыбыс жылдамдығы;

- 4200 К кезінде ауа беріктігі ;

- ауа шығыны ;

- плазмотроннан шығатын жерде ауа қысымы ;

Ауа құйғыш камераға берілетін саңылаудың диаметрін есептейміз. Арна осіндегі доғалық разрядты газ құйынымен тиімді тұрақтандыру және доға дақтарының әсерінен туындаған катод материалының эрозиясын азайту үшін бұралу сақинасынан шығатын газдың жылдамдығын 150-200 м/с аралығында қамтамасыз ету қажет. Шығыстағы ауа жылдамдығын (м/с), қалыпты жағдайда ауа тығыздығы (кг/м³) қабылдаймыз. 4 айналма сақинасы арқылы газ бөлу жүзеге асырылатындықтан, саңылаулардың диаметрін есептеу үшін газ шығынын G/4 тең етіп аламыз [1].

D =2   (2.6)

Мұндағы n – бір айналма сақинадағы төрт саңылауға тең саңылаулар саны.

Сандық мәндерді қою арқылы мыналарды аламыз:

D=2 =1 10^-3 м.

2. Салқындату жүйесін есептеу.

Шығу электродындағы толық жылу ағыны (катод) [1]:
Q = 0.4 U I ( 1- =0.4 173 124 (1-0.552) =3.877 10⁴ Вт (2,7)
Электрод қабырғасына жылу ағынының тығыздығы мынадай формула бойынша есептеледі:
= = = 4.079 10⁶ (2.8)

5 10⁵ Па қысым кезінде қанығу температурасын t_вн табайық:
t_вн = 100 = 100 5 10⁵ =149 ⁰C (2.9)
Одан әрі есептеу үшін t_вн = 149⁰C , 5 10⁵ Па қысымы кезінде судың қайнау температурасына тең t_вн электродтың салқындатылатын қабырғаларының температурасын қабылдау қажет және мыс электродтың қабырғасындағы температураның ең жоғары бос ауытқуын формула бойынша анықтаймыз:
t = t_пм - t_вн =1083-149 =934 ⁰С , (2.10)
Мұндағы  t_пм – 1083⁰С мыстың балқу температурасы.

Судың салқындату температурасының орташа мәнін анықтайық:
t_ср = t_вх + = 20 + =30 ⁰C (2.11)
5 10⁵ Па қысымда судың қайнау температурасына дейін салқындатылуын табамыз, ол мынаған тең:

t = t_вн - t_ср = 149-30 =119 ⁰C (2.12)

Одан кейінгі есептеуді электрод бетінің суытылатын суындағы жылу ағынының ең жоғары тығыздығына сүйене отырып жүргізу қажет:

_w = = 10⁶= 9.492 10⁵ , (2,13)

мұндағы D -Шығыс электродтың сыртқы диаметрі 0,026 м тең.

Салқындату сенімділік коэффициенті К_сқт = 13-ке тең. Одан әрі есептеуден көрінетіндей мәнді таңдау саңылаудың конструктивті қолайлы мәндерін алу қажеттілігімен байланысты. Катодтың салқындатылуы есептелетін жылу ағынының сыни тығыздығын табамыз:

q_кр = К_{сқт w} = 13 = 1.234 10⁷ , (2.14)

Қабырғаға жылу беру сипатын анықтау үшін қайнау басталуына сәйкес келетін жылу ағынының тығыздығын анықтаймыз [1]:

q_нк = а_в t_вн - t_ср) , (2,15)

q_кр = 2,191 10⁴ (149 = 2.619 10⁶ .

Шығу электродындағы толық жылу ағыны (анод) [1]:

Q = 0.6 U I ( 1- =0.6 173 124 (1-0.552) =50815 10³ Вт (2.16)

Электрод қабырғасына жылу ағынының тығыздығы мынадай формула бойынша есептеледі:

= = = 2,549 10⁷ (2.17)
Одан әрі есептеу үшін t_вн = 149⁰C , 5 10⁵ Па қысымы кезінде судың қайнау температурасына тең t_вн электродтың салқындатылатын қабырғаларының температурасын қабылдау қажет және мыс электродтың қабырғасындағы температураның ең жоғары бос ауытқуын формула бойынша анықтаймыз:

t = t_пм - t_вн =1083-149 =934 ⁰С , (2.18)

Мұндағы  t_пм – 1083⁰С мыстың балқу температурасы.

Салқындатқыш судың бастапқы температурасы t_вх =20 ⁰C , ал шығу электродының салқындату жейдесіндегі температураның өзгеруіне t =20 ⁰C қабылдап, электродты салқындату үшін қажетті судың секундтық шығынын анықтаймыз:

G_B = = = 0.07 , (2.19)
Судың салқындату температурасының орташа мәнін анықтайық:
t_ср = t_вх + = 20 + =30 ⁰C (2.20)
5 10⁵ Па қысымда судың қайнау температурасына дейін салқындатылуын табамыз, ол мынаған тең:

t = t_вн - t_ср = 149-30 =119 ⁰C (2.21)

Салқындату сенімділік коэффициенті К_сқт = 5-ке тең. Одан әрі есептеуден көрінетіндей мәнді таңдау саңылаудың конструктивті қолайлы мәндерін алу қажеттілігімен байланысты. Катодтың салқындатылуы есептелетін жылу ағынының сыни тығыздығын табамыз:

q_кр = К_{сқт w} = 5 = 2,966 10⁷ , (2.22)

Саңылаудағы салқындатқыш судың қажетті жылдамдығын анықтаймыз, ол үшін қажетті константалармен белгіленеді:

Q_{в 0} = 1.3 10⁶ , Б =0.013 C^-1 , _{в 0} = 0.15 ;

Салқындату желісіндегі су саңылауының мөлшері _{в в кр} шартты ескере отырып анықталады, содан кейін:

_{в кр} = = м (2.23)

Конструктивті ойларға сүйене отырып біз су саңылауының _в = 1.5 ^-3м шамасын тең деп қабылдаймыз.

Қабырғаға жылу беру сипатын анықтау үшін қайнау басталуына сәйкес келетін жылу ағынының тығыздығын анықтаймыз [1]:

q_нк = а_в (t_вн - t_ср) , (2.24)

q_нк = 7.391 10⁴ (149-30) =8.795 10⁶ ,

Өйткені, қабырғадағы жылу алмасу сұйықтықтың көпіршікті қайнау режимінде жүреді. Сондықтан қабырғаның температурасын есептеу керек:

t_w = t_вн + ; (2.25)

мұнда

= ₀ tgh ( ) (2.26)

өз кезегінде:

₀ =7 | |^0,36 ; (2,27)

(2.27) теңдеу константалары, 10⁵ Па сандық мәндерді қою арқылы:

₀ =7 | |^0,36 = 14.199 ⁰C

Ендігі кезекте ₀ біле отырып (2.26) теңдеуден есептейміз:

= 20,4 tgh ( ) = 11904 ⁰С ,

осылайша (2.25) теңдеуге сәйкес қабырғаның температурасы анықталады:

t_w = 149,5 + 11,904 =161.439 ⁰C

Қабырғаның температурасы t_w =161.439⁰C есептеудің басында берілген температураға жақын болғандықтан, екінші қайтара есептеудің қажеті болмайды.

Эрозия аймағындағы анодтың жұмыс бетінің орташа температурасы:

t_э = t_w + , (2,28)

мұндағы 297.066⁰C бірінші жақындауда анод қабырғасындағы температуралық ауытқу.

Мәндерді (2.28) формулаға қою арқылы эрозия аймағындағы анод бетінің орташа температурасын аламыз:

t_э = 161,439 + 297,066 =485.505 ⁰C ,

бұл мыстың балқу температурасынан (1083 ⁰С) төмен.