2.2 Плазмотрон
Рисунок 4
Рисунок 4. Плазмотрон. ( технічний пристрій, в якому при протіканні електричного струму через розрядний проміжок утворюється плазма, яка використовується для обробки матеріалів або як джерело світла і тепла. Буквально, плазмотрон означає – генератор плазми).
2.2.1 Історія створення
Перші плазмотрони з'явилися в середині 20-го століття в зв'язку з появою стійких в умовах високих температур матеріалів і розширенням виробництва тугоплавких металів. Іншою причиною появи плазмотронів стала елементарна потреба в джерелах тепла великої потужності. Чудовими особливостями плазмотрона як інструменту сучасної технології є:
отримання надвисоких температур не досяжних при спалюванні хімічних палив;
компактність і надійність;
легке регулювання потужності, легкий пуск і зупинка робочого режиму плазмотрона.
2.2.2 Типи вживаних плазмотронів
Електродугові:
з прямої дугою;
з непрямої дугою;
з електролітичним електродом (електродами);
з обертається дугою;
з обертовими електродами.
Високочастотні:
індукційні (нагрівання рухомих металевих парів);
електростатичні.
Комбіновані:
Працюють при спільній дії струмів високих частот (ТВЧ) і при горінні дугового розряду, у тому числі з стисненням розряду магнітним полем.
2.2.3 Області використання плазмотронів
зварювання та різання металів і тугоплавких матеріалів;
нанесення іонно-плазмових захисних покриттів на різні матеріали;
нанесення керамічних термобарьерних, електроізоляційних покриттів на метали;
підігрів металу в ковшах при мартенівському виробництві;
отримання нанодисперсних порошків металів і їх сполук для металургії;
двигуни космічних апаратів;
термічне знешкодження високотоксичних органічних відходів;
синтез хімічних сполук;
накачування потужних газових лазерів;
плазмова проходка міцних гірських порід;
безмазутная розпалювання пиловугільних котлів електростанцій;
розплавлення і рафінування (очищення) металів при плазменно-дуговому переплаву.
Робота на кафедрі
Під час проходження практики я займалась комп’ютерним набором лекцій з предмету «Молекулярна Фізика».
Ось приклад моєї роботи:
Будь-який матеріал є продуктом взаємодії величезної кількості атомів, і властивості матеріалу залежать від характеру взаємодії цих атомів. Знаючи характер взаємодії атомів, можна прогнозувати властивості матеріалів. Оскільки взаємодію безлічі атомів аналізувати досить складно, спочатку для простоти розглянемо взаємодію двох атомів.
Між двома атомами діє сила тяжіння. Пізніше ми доведемо, що сила тяжіння за природою є кулонівською, отже, вона убуває обернено пропорційно до квадрата відстані між атомами. Окрім сили тяжіння, між атомами діє і сила взаємного відштовхування, яка обернено пропорційна до відстані в ступені n, де n більше 2. Складаючи сили тяжіння і відштовхування, отримуємо результуючу силу взаємодії двох атомів (рис 1 а). При відстані між атомами, рівній rО сили тяжіння і відштовхування взаємно компенсують один одного, результуюча сила взаємодії дорівнює нулю, і ця відстань є найбільш стійкою. Оцінимо енергію потенційної взаємодії двох атомів як роботу, із зворотним знаком, по переміщенню іона з нескінченності в цю точку. Геометрична інтеграція дає залежність, показану на малюнку 1 би.
Рис.1 залежність сил взаємодії між атомами (а) і енергії потенційної взаємодії (б) від відстані між атомами.
З рисунка 1 (б) видно, що при мінімальній енергії потенційної взаємодії відстань між сусідніми іонами рівна rО. Збільшення енергії системи двох атомів (наприклад, за рахунок зростання теплової енергії) веде до появи можливості взаємного зміщення атомів один відносно одного, причому із зростанням енергії системи амплітуда коливань зростає. Іншою цікавою особливістю впливу температури на властивості матеріалів є термічне розширення. Як видно з рисунка 1 (б), крива потенційної взаємодії(чи потенційна крива) асиметрична, тому при зростанні температури середня відстань між атомами збільшується, і лінійні розміри тіл збільшуються. Зміна лінійних розмірів тіла при нагріві описується коефіцієнтом теплового розширення. Як видно з рис. 2, коефіцієнт теплового розширення знижується при збільшенні глибини потенційної ями.
У тому випадку, коли взаємодіє безліч атомів, зміщення будь-якого з них призводить до зростання енергії системи, Тому потенційну криву можна представити у вигляді періодичної функції (рис. 2). При мінімумі енергії системи відстані між атомами однакові і рівні r0. Уздовж будь-якого напряму відстані будуть рівні r0, хоча ці відстані по різних напрямах будуть різними. Відстань між атомами уздовж якого-небудь напряму прийнято означати а. Для перекидання атома з одного рівноважного положення в інше потрібно підвищення енергії. Тому в тому случаї, коли енергія системи мінімальна або трохи відрізняється від мінімальної атоми не
можуть переміщатися з одного положення в інше, і ми маємо справу з твердим тілом. При значному підвищенні енергії системи атоми активно коливаються, обмінюються енергією, і в результаті можуть переходити з одного положення в інше. В цьому випадку ми маємо справу з рідким тілом. Подальше зростання енергії системи призводить до виходу атомів з потенційної ями, вони перестають взаємодіяти один з одним, можуть займати різні положення, і ми маємо справу з газом.
Рис.
2. Залежність енергії потенційної
взаємодії
(Wp) від
відстані між атомами
(x) для
випадку взаємодії безлічі атомів.
ВИСНОВКИ
Під час практики ми одержали практичні навики у володінні комп’ютером, закріпили вже існуючи навики практичного використання знань, вивчили правила техніки безпеки. Отримали нові знання на основі даних власних спостережень, даних, які були представлені під час лекцій та семінарів, а також ознайомились з основними напрямами і характером роботи фахівців, працюючих з новою технікою, із сучасним електрообладнанням. Оволоділи навичками роботи з технічною літературою, та пошуком найбільш раціональних технічних рішень. Також закріпили знання про складання звіту з виконання роботи. Виконали індивідуальне завдання, яке було запропоновано під час проходження практики на кафедрі радіофізики.
ЛІТЕРАТУРА
1. Ахієзер О. І. Електродинаміка плазми / О. І. Ахієзер. – Москва, 1974. –271 с.
2. Коротєєв А.С. Плазмотрони: конструкції, характеристики, розрахунок / А. С. Коротеев, В. М. Миронов, Ю. С. Свирчук. – М.: Машинобудування, 1993.
– 296 с.
3. Досліджено в Росії [Електронний ресурс] : многопредмет. науч. журн. / Моск. физ.-техн. ін-т. – Електрон. журн. - Режим доступу: http://teacher.at.ua/publ