Рус | Укр| Eng || ДонНТУ > Портал магистрів ДонНТУ

Магістерська робота | Бібліотека | Посилання | Реферат
 

Вплив електростатичного поля на тепломасообмінних процеси при вакуумування металу 

Вакуумування - традиційний спосіб дегазації рідкого металу. Для інтенсифікації процесу розплав продувати інертним газом [1]. Використання електростатичного поля при вакуумування стали можливо в кількох напрямках. По-перше, для інтенсифікації вакуумування, т.к. електростатичне поле негативного потенціалу, при значних напруженості зриває позитивно заряджені частинки видаляємого газу з дзеркала металу (потенціал 5-30кВ на відстанях 1.7см електрода від поверхні нерухомого розплаву [2]). По-друге, як індикатор відносної завершеності процесу дегазації при малих напруженості цього поля на дзеркалі металу [3]. Використання електростатичного поля в цій якості практично не впливає на розподіл атомів водню видаляємого на кордоні «вакуум-метал», але призводить до енергозбереження. Поле помірної напруженості лише перерозподіляє ці частинки по розглянутій кордоні. Останнє являє собою значний інтерес, тому що для рухомого (під впливом продувки інертним газом) металу цей процес досліджується вперше. Характер розподілу заряджених частинок видаляємого газу по дзеркалу металу залежить як від форми електрода і напруженості електростатичного поля, так і швидкості розплаву на цій кордоні і впливає на дифузійних процесів в об'ємі металу, особливо поблизу кордону «вакуум-метал». Облік цього впливу досягається постановкою граничного умови до рівнянь конвективної дифузі.

Рівняння конвективної дифузії (1) має бути доповнено рівняннями конвективної теплопровідності та гідродинаміки. При русі дзеркала металу щодо електрода спостерігається безперервна послідовність перерозподілу заряджених водневих частинок по цій кордоні під впливом поля електрода. Частинки в кожний момент часу прагнуть до рівноваги із зовнішнім полем. Це призводить до поверхневого електричного струму, який технічно важко виміряти. Індукція цього струму може кваліфікуватися як «електродинамічних індукція», яка вироджується у звичайну електростатичних при наближенні до нуля швидкості руху розплаву щодо джерела електростатичного поля. Запропонований механізм переносу, представлений в роботах [4,5] і розроблений одним з авторів під керівництвом заслуженого діяча науки і техніки України проф. Дюдкин Д.А. закладений в пояснення і побудова теорії експериментальним шляхом, виявленого нового електричного ефекту виявився перспективним [6]. Якщо лімітуючих ланкою масопереносу при дегазації металу у вакуумі є кінетичне ланка, то електростатичне поле, перерозподілити атоми видаляємого газу по дзеркалу металу, може сприяти утворенню вогнищ десорбції цього газу в порожнину вакууматор [7,8]. Теоретична модель [4,6] розроблена для випадку досягнення в системі електродинамічного рівноваги, коли свого роду «утримання» одних частинок видаляємого газу на дзеркалі металу супроводжується втратою інших. При цьому на міжфазної кордоні формуються згустки цих частинок. Власне їх електричне поле врівноважується зовнішнім полем. В залежності від швидкості релаксаційний процесів, що визначають швидкість руху розплаву, що розглядаються згустки іонів будуть більшою чи меншою мірою розмиті. При дуже високій (теоретично-нескінченної) швидкості релаксації настає динамічну рівновагу в системі. Таким чином, статичний рівновагу зарядів при електростатичне індукції замінюється динамічним в цьому явищі. Нехай відхилення реальної концентрації C / n видаляємого газу в будь-якій точці кордону «вакуум-метал» від рівноважного Сn, визначається методикою [4,6], для хаотичного руху цих іонів підпорядковується нормальному закону розподілу.

Тобто обговорюється проблема постановки граничного умови для рівняння конвективної дифузії на границі «метал-вакуум» в умовах одночасного впливу на розплав вакууму, продувки інертним газом і електростатичного поля. Вираз для концентрації Сn видаляємого з металу газу на розглянутій кордоні дається співвідношенням, що включає парціальний тиск цього газу в порожнині вакууматор, напруженість електростатичного поля і стосовно складову швидкості розплаву на цій кордоні. При = 0 і = 0 це співвідношення вироджується в відомий закон Сівертса квадратного кореня, і, отже, є узагальненим. Стверджується, що для визначення конкретного виду цього базового співвідношення необхідно залучити дані по новому, розглянутому в роботі, електричного ефекту. В напрямку розробки узагальненого співвідношення (2) і необхідно направити зусилля вчених. Дається оцінка величини довірчого інтервалу за значеннями відхилення Сn від динамічно рівноважного значення на основі теорії ймовірностей.