Дослідження процесу гартування продуктів синтезу оксидів азоту в повітряній плазмі
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe67.1.44Ключові слова:
плазмовi технологiї, високочастотна плазма, фiксацiя оксидiв азоту, гартування, гартiвний реакторАнотація
У статтi представленi результати теоретичних та експериментальних дослiджень процесу загартування продуктiв синтезу оксиду азоту в низькотемпературнiй повiтрянiй плазмi. Розроблено експериментальну установку для дослiдження процесiв гарту, що складається з повiтряного генератора плазми потужнiстю до 40 кВт, а також системи подачi охолоджуючої рiдини та контрольно-вимiрювального обладнання. Для математичного моделювання процесiв використовується чисельний розв’язок системи диференцiйних рiвнянь збереження маси, iмпульсу та енергiї в турбулентнiй системi. Розрахунки та експерименти проводились у дiапазонi змiн швидкостi потоку охолоджуючого повiтря 1–5 г/с при потужностi плазми 31 кВт i швидкостi потоку повiтря плазми 5 г/с. Розрахованi данi про значення теплових потокiв задовiльно узгоджуються з експериментальни-ми значеннями. Теоретично та експериментально отримане значення середньої швидкостi охолодження продуктiв синтезу 2,9 · 105 К/с значно перевищує швидкiсть охолодження при традицiйному водяному охолодженнi елементiв.
Посилання
B.S. Patil, V. Hessel, J. Lang, Q. Wang. Plasma-assisted nitrogen fixation reactions. In: Alternative Energy Sources for Green Chemistry (2016), Ch. 10, pp. 296-338.
https://doi.org/10.1039/9781782623632-00296
B.S. Patil, Q. Wang, V. Hessel, J. Lang. Plasma N2-fixation: 1900-2014. Catalysis Today 256, 49 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.cattod.2015.05.005
I.B. Matveev, S.I. Serbin. Synthesis of nitrogen oxides in ICP/RF plasma. IEEE Trans. Plasma Sci. 47 (1), 47 (2019).
https://doi.org/10.1109/TPS.2018.2877453
Fixation of Atmospheric Nitrogen in the RF Plasma Torch (Tomsk Institute of Physics and Technology, 2016) (in Russian).
L.S. Polak, F.B. Vurzel, A.A. Ovsyannikov. Plasma Use in Chemical Processes (Mir, 1970) [in Russian].
Applied Plasma Technologies. The new millennium tools [http://www.plasmacombustion.com/product-torches.html].
I.B. Matveev, S.I. Serbin. A multitorch RF plasma system as a way to improve temperature uniformity for high power applications. IEEE Trans. Plasma Sci. 48 (2), 332 (2020).
https://doi.org/10.1109/TPS.2019.2950260
S.V. Dresvin, D.V. Ivanov. Modeling of the processes describing plasma behavior in the torches. In: Plasma Assisted Combustion, Gasification, and Pollution Control. Vol. 1. Methods of Plasma Generation for PAC. Chief editor I. Matveev, 422 (Outskirts Press, 2013).
I.B. Matveev. Plasma Assisted Combustion, Gasification, and Pollution Control. Vol. 2. Combustion and Gasification (Outskirts Press, 2015).
I. Matveev, S. Serbin. Experimental and numerical definition of the reverse vortex combustor parameters. In: 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit 6662 (Reno Nevada, 2006).
https://doi.org/10.2514/6.2006-551
I. Matveev, S. Serbin, A. Mostipanenko. Numerical optimization of the "tornado" combustor aerodynamic parameters. In: 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (Reno Nevada, 2007).
https://doi.org/10.2514/6.2007-391
I. Matveev, S. Matveeva, S. Serbin. Design and Preliminary Test Results of the Plasma Assisted Tornado Combustor. In: Collection of Technical Papers-43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference 6, 6091 (Cincinnati OH, 2007).
https://doi.org/10.2514/6.2007-5628
I. Matveev, S. Serbin. Investigation of a reverse-vortex plasma assisted combustion system. In: Proc. of the ASME 2012 Heat Transfer Summer Conf. 133 (Puerto Rico USA, 2012).
https://doi.org/10.1115/HT2012-58037
I.B. Matveev, S.I. Serbin, N.V. Washchilenko. Sewage sludgeto-power. IEEE Trans. Plasma Sci. 42 (12), 3876 (2014).
https://doi.org/10.1109/TPS.2014.2352275
I.B. Matveev, S.I. Serbin, N.V. Washchilenko. Plasmaassisted treatment of sewage sludge. IEEE Trans. Plasma Sci. 44 (12), 3023 (2016).
https://doi.org/10.1109/TPS.2016.2604849
B.E. Launder, D.B. Spalding. Lectures in Mathematical Models of Turbulence (Academic Press, 1972).
D. Choudhury. Introduction to the Renormalization Group Method and Turbulence Modeling. Fluent Inc. Technical Memorandum TM-107 (1993).
V.S. Engelsht, V.C. Gurovich, G.A. Desjatnikov. Low Temperature Plasma. Vol. 1. The Theory of Electric Arc Column (Novosibirsk Nauka, 1990) [in Russian] [ISBN: 5-02-029297-4].
V.D. Parchomenko, P.I. Soroka, Yu.I. Krasnokutskiy. Low Temperature Plasma. Vol. 4. Plasma Chemical Technology (Novosibirsk Nauka, 1991) [in Russian].
Ansys Fluent Fluid Simulation Software [https://www.ansys.com/products/fluids/ansys-fluent].
I.B. Matveev, S.I. Serbin, A.E. Zinchenko. A high temperature quenching reactor. IEEE Trans. Plasma Sci. 49 (3), 984 (2021).
https://doi.org/10.1109/TPS.2021.3063906
H. Chen, D. Yuan, A. Wul, X. Lin, X. Li. Review of lowtemperature plasma nitrogen fixation technology. Waste Disposal & Sustainable Energy. 3, 201 (2021).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
