За счет влияния частиц
Ускоряя частицы, плазма передает им часть своего количества движения. Исходя из условий сохранения количества движения и пренебрегая потерями на трение между газом и частицами, а также потерей давления в сопле, можно записать:
(5)
где m1 - масса частиц;
mп - масса газа плазмы, работающего на 1 части.
Из поставленных ранее условий m1 = const и mп = const , имеем:
(6)
выразим массу через вес частиц, т.е. m1 /mn = G1 /Gn c учетом (2) перепишем (6):
(7)
здесь V1 - скорость частиц.
Подставляя в формулу (7) значение V1 из (4) после интегрирования при средних и постоянных γпиСх и преобразований получают:
(8)
где C – const ; при х = 0 (в начале движения) C = ln Vn ,
после преобразований получают соотношение:
(9)
где V1 = Vn - скорость газа в точке ввода порошка в сопло.
Уравнение (9) позволяет определить снижение скорости газа в сопле плазмотрона за счет присутствия частиц в потоке. На рис. 6 показано снижение скорости частиц в потоке при увеличении диаметра частиц.
Несмотря на ряд допущений, расчет дает хорошее совпадение с опытными данными.
Рис. 6 – Влияние размеров частиц на скорость
плазменного потока
Распределение скорости частиц в пятне распыла
Рис. 7 –Характер распределения скорости частиц различного диаметра в пятне напыления:
1 – d1 - 100…150 мкм; 2 - d1 - 150…200 мкм;
3 - d1 - 300…350 мкм;
Скорость неравномерна по сечению. Большая разница для мелких частиц. Зависит от температуры, газа, вязкости, скорости потоков и др.
Полученные закономерности характерны и для газопламенного напыления.
Высокие скорости частиц получают в гелиевой и аргоновой плазме – за счет более высокой температуры при одинаковой энтальпии ( Ne ~ 5000 0C; Ar ~ 13000 0C; He ~ 17000 0C) интенсивное расширение газов, повышенные скорости истечения – могут достигнуть частицы Co + W (V1 = 305 м/сек).
Важный показатель: эффективный КПД ряда процессов.
Нагрев газа ηпл ,%
Ar 10…70
Н2 30…80
Нагрев проволоки при распылении:
- плазменной струей 2…5
- плазменной дугой 10
Нагрев порошка
- подача на срез сопла 2
- в столбе дуги и струе 20
Дата добавления: 2017-02-13; просмотров: 1067;