– Сурет. Газдардың энтальпиясының температураға тәуелділігі
Кейбір плазма түзуші газдардың қасиеттерін қарастырайық:
Аргонның энтальпиясы төмен, сондықтан оны бір компонентті плазма түзуші орта ретінде пайдалану тиімсіз. Жоғары температураларда аргонның электр өткізгіштігі жоғары болғандықтан, доғалық разряд бағанындағы электр өрісінің кернеулігі төмен болады. Аргон ең қымбат газдардың бірі және көбінесе оның химиялық инерттілігі үлкен рөл атқаратын кездерде қолданылады.
Азот, көбінесе, бір компонетті плазма түзуші орта ретінде пайдаланылады. Оның жоғары температуралардағы жылу өткізгіштігі және жылу сыйымдылығы айтарлықтай жоғары. Осы себепті азот атмосферасында электрлік разряд электр энергиясының жылу энергиясына эффективті түрленуін қамтамасыз етеді.
Гелий аргонға қарағанда жоғары энергетикалық қасиеттерге ие. Бірақ қымбаттылығына және аз таралуына байланысты плазмалық қондырғыларда пайдаланылуы шектеулі. Ол, көбінесе, балқыту пештерінің жұмыс кеңістігінің инертті атмосферасындағы қыздыру эффективтілігін арттыру үшін аргонға қоспа ретінде пайдаланылады.
Сутегі – ең жоғары энтальпиялы плазма түзуші газ. Сутегілік доғадағы электр өрісінің кернеулігі аргондікінен бірнеше есе жоғары. Басқа газдармен салыстырғанда сутегінің жылу өткізгіштігі де жоғары. Ол арзанырақ және дифицитті емес. Бірақ жоғары температураларда таза сутегі плазма түзуші аппараттың электродтарын істен шығарады, сондықтан ол аргонмен қоспа ретінде пайдаланылады.
Жылу беріліс коэффициентінің температураға тәуелділігі плазманың маңызды сипаттамасы болып табылады (8.2 – сурет). Суреттен плазманы суыту кезіндегі молекулалық газдардың диссоциация процессі оның жылу берілісін арттыратыны келіп шығады.
- Сурет. Сутегі(1), гелий (2), азот (3), аргон (4) үшін жылу беріліс коэффициентінің температураға тәуелділігі
Күрделі плазма түзуші қоспаларды пайдаланған кезде энергетикалық көрсеткіштер бойынша плазманың оптималдық параметрлерін, электр доғасының жануының тұрақтылығын және электродтардың беріктілігін қамтамасыз ету үшін қажетті компоненттер мен олардың қатынасын таңдайды.
Төменгі температуралы плазма генераторы немесе плазмотрон – плазма түзуші ортаны электрлік разрядпен қыздыру жүзеге асатын элетрлік аппарат. Доғалық плазмотрондардың негізгі бөліктері: электродтар, плазма ағынын тудыратын ішінде электродтар орналасқан немесе электродпен біріктірілген разрядтық камера, плазма түзуші газды енгізу жүйесі, доғалық разрядты басқару жүйесі. Бұлардың түрлі конструкциялық орындалуына және түрлі комбинацияларына байланысты плазмотрондардың принципиал-дық схемаларының саны көп.
Доғалық плазмотрондардың электродтық жүйесінің ұзақ жұмыс ресурсын қамтамасыз ету үшін қиын балқитын материалдарды (C, Mo, W, Zr, Hf) пайдаланады немесе жылу ағынының сумен суытылатын мыстан жасалған электродтың үлкен ауданына тарату үшін доғаның тірек дақтарын (пятна) көшіреді. Сондықтан қиын балқитын электродтарды мыс электр ұстағышқа дәнекерленген немесе пресстелген аз өлшемді цилиндр немесе стержень түрінде орындалады. Мыстан (болаттан) жасалған оңай балқитын электродтар ішкі жағынан электр доғасының тірек ұшы қозғалатын цилиндр немесе тороид түрінде болады.
Электр доғасын тұрақтандыру әдісі бойынша бұл класстағы плазмотрондардың бір- бірінен ерекшеленетін екі түрін ажыратуға болады: сумен суытылатын қабырғамен және газ немесе сұйықтықтың құйынды ағынымен.
Плазмотронда (8.3- сурет) доғалық разряд оқшауламамен ажыратылған мыс секциялардың қатарынан тұратын сумен суытылатын қабырғамен ажыратылған (+) және (-) екі электродтың арасында жанады. Суыту әсерінен қабарға маңында суық және электр өткізгіштігі аз газ қабаты қалыптасады, сондықтан доға канал қимасының бөлігін ғана алады және доға бағанында ток тығыздығы еріксіз артып, плазманың температурасы айтарлықтай көтеріледі.
