Тошкент давлат техника университети энергетика факултети

Ёйли қиздириш. Ёйли қиздириш пайтида электр энергиясининг иссиқликка айланиши электр ёйининг машъалида амалга оширилади (18, г расм). Электр ёйи электродлар ўртасида юзага келадиган алоҳида (мустақил) газли разряднинг бир кўринишидан иборат. Ёй разрядини ҳосил қилиш учун потенциаллар фарқи остида бўлган электродлар аввал бир-бирига тегизилади. Юқори қийматли ток ҳисобига электродларнинг ўзаро туташган жойлари шу даражада қизийдики, натижада электронларнинг термоэмиссияси юзага келади.
Разрядланиш оралиғидаги юқори ҳароратгача қиздирилган газ фазаси ўз энергиясини қиздирилаётган металлга асосан нурланиш йўли билан беради. Ёйли разряднинг устуни газли плазмадан, яъни ионлаштирилган ҳолатдаги газдан иборат. Плазма юқори энергияли нейтрал газ заррачаларидан, мусбат ионлар ва электронлардан ташкил топган. Мусбат ионлар билан электронларнинг зарядлари ўзаро тенг бўлиб, электрик нуқтаи назардан плазма устуни нейтралдир.
Ёйнинг ҳарорати ёй ёнаётган газнинг ионланиш потенциалига пропорционал бўлади ва қуйидаги муносабатдан аниқланади:
Тё= 800 . Ui , 0К ; (1-5)
бунда : Ui - газнинг ионланиш потенциали, В ;
Турли элементларнинг ионланиш потенциали 3,87 дан то 24,5 В гача ўзгаргани учун, бу формуладан маълум бўладики, атмосфера босими шароитида ёйнинг ҳарорати 32000 К дан то 200000К гача орлиқда бўлиши керак. Шунинг учун қиздиришнинг бу усули сифатли пўлат эритиш ва шунингдек, қийин эрийдиган ва ўтга чидамли материалларни эритиш учун қўлланилади.
Электрон - нурли қиздириш. Эритилган металларнинг хоссалари улар таркибидаги аралашмалар, айниқса кислород, водород ва азот миқдорига тўғридан-тўғри боғлиқ бўлади. Ўта тоза металларни фақат чуқур вакуум шароитида эритиш йўли билан олиш мумкин. Бу амалларни юқори самара билан электрон-нурли эритиш ёрдамида амалга ошириш мумкин.
Маълумки, UT потенциаллар фарқига эга бўлган электродлар орасидаги бўшлиқда жойлашган эркин электрон анод томон ҳаракатланади. Электроннинг ҳаракатланиш тезлиги UТ катталикга боғлиқ бўлиб, уни қуйидаги формула бўйича аниқлаш мумкин:
--------
С  600UТ км/сек (1-6)
бунда : С - электроннинг электр майдонидаги тезлиги, км/сек;
UТ- потенциаллар фарқи (тезлаштирувчи кучланиш), В.
Электрон вакуум шароитида ҳаракатланса, унинг энергияси ҳаво молекулалари билан тўқнашишга сарфланмайди, шунинг учун электроннинг электр майдони таъсирида эга бўлган кинетик энергия қуйидаги тенглик билан ифодаланиши мумкин:
mc2
—— = UТ : (1-7)
2
бунда : m- электрон массаси, 9,1. 10-28 гр.га тенг;
- электрон заряди, 1,6 .10-19 К. га тенг;
UТ- потенциаллар фарқи , В .
Келтирилган (1-6) ва (1-7) тенгламалардан кўринадики, электроннинг кинетик энергияси электродлар ўртасидаги потенциаллар фарқига тўғридан-тўғри боғлиқ.
Электрон анод материали томонидан ютилганда унинг кинетик энергияси (тахминан 70-80 % и) иссиқликка айланади. Агар катод электроди термоэлектронли эмиссия бошланадиган ҳароратгача қиздирилса, катод ва анод электродлари ўртасида катоднинг эмиссия токига тенг электронлар оқими (анод токи) юзага келади.
Анодни тез электронлар оқими томонидан бомбардимон қилиниши ҳисобига ҳарорат тезда кўтарилиб кетади. Қизиш тезлиги ва чегаравий ҳароратнинг қиймати потенциаллар фарқига ва анод токига, яъни электрон оқимнинг қувватига, боғлиқ бўлади;
N0 = IaUТ , Вт ; (1-8).
бунда : N0 - электрон оқимининг қуввати, Вт ;
Iа - анод токи, А ;
UТ- тезлаштирувчи кучланиш, В.
Қиздириладиган металл анод вазифасини бажарадиган қурилмалар техникада кенг қўлланилади. Бу қурилмаларда (1-13 расм) эркин электронлар манбаи вазифасини термокатод ўтайди, у вольфрам ёки тантал симларидан ҳалқа кўринишида тайёрланади. Қиздириладиган металл термокатод ҳалқасининг ўқи бўйлаб жойлаштирилади ва улар ўртасидаги потенциаллар фарқи 10-15 кВ.га етказилади. Термокатоддан ток ўтказилиб, уни 2000-25000Сгача қиздирилади. Электрон бомбардимон қилиш натижасида металл ҳаттоки қайнаш ва буғланиш ҳароратигача қиздирилиши мумкин. Йўналтирилган элек-тронлар оқими (нури) эга бўлган термик қурилмалар юқори ишончли ҳисобланади. Электронларнинг йўналтирилган оқими

19 - расм. Электрон нурланишли қурилманинг схемаси.
пушкалар ёрдамида ҳосил қилинади; уларнинг ишлаш принципи
электронлар магнит ёки электр майдонидан ўтаётганида ўз йўналишини ўзгартира олиш хусусиятига асосланади. Электрон оптика қонунларидан фойдаланиб ва магнит майдонининг шакли
электрон ва жадаллигини танлаш йўли билан эркин учувчи электронларни электрон тутамга йиғиш мумкин.
Чуқур вакуумда электрон нур билан фақат ўтга чидамли металларни эритиш учун фойдаланибгина қолмай, балки бу усул махсус пўлатларнинг сифатини ошириш учун ҳам қўлланилади. Бундай усулда олинган пўлат оддий пўлатга нисбатан тўрт баробар кўп вақт давомида ишлайди ва улардан тайёрланган қисмлар ишончлироқ бўлади.
Плазмали қиздириш. Юқорида кўрсатилганидек, электр энергиясининг ёйли разряд шароитида иссилиқликка айланиши газли плазма ҳосил бўлиши билан амалга ошади. Оддий ёйли разряд пайтида плазма атроф-муҳитдаги газ молекулаларидан ҳосил бўлади. Агар ёйли разряд газ оқимида содир бўлса, у ҳолда қизиган ионлашган газ машъали ҳосил бўлади. Атмосфера босимидаги плазма оқимида ҳарорат 8000-300000С гача етиши ва бу оқимдан юқори ҳароратли қиздириш мақсадида фойдаланиш мумкин.
Плазма оқимини шакллантириш махсус плазма генератори ёки плазматронлар ёрдамида амалга оширилади. Плазма генератори иккита электрод жойлаштирилган камерадан иборат; анод электроди соплоли махсус пластина кўринишида ва катод электроди эса - оддий таёқча кўринишида бажарилади. Плазма генераторининг тузилиши 1-14 расмда келтирилган. Агар электродлар ўртасида ёй ҳосил қилиниб, камерага газ берилса, анод электродининг соплосидан юқори ҳароратли плазма оқими отилиб чиқади. Соплодан чиқаётган плазма оқими ўз энергиясини қиздирилаётган жисмга иссиқлик нурланиши ва исcиқлик ўтказувчанлик йўли билан ва шунингдек, плазманинг йўналтирилган ҳаракатининг кинетик энергияси ҳисобига беради. Плазматронлардан ташқари плазма генераторларининг шундай конструкциялари мавжудки, уларда плазма юқори частотали индукцион разрядлар ёрдамида ҳосил қилинади.
Юқори частотали индукцион разряд электрод материали билан ифлосланмаган соф плазма олиш имконини беради, шунинг учун унинг ёрдамида кимёвий тоза материалларни қиздириш ва эритиш мумкин.
Плазма оқимида энергиянинг юқори даражада тўпланганлиги ва ихтиёрий атмосфераларни (тикловчи, нейтрал ва оксидловчиларни) яратиш мумкинлиги келажакда газ химияси

20 - расм. Плазма генераторининг схемаси.
1- сув билан совитиладиган металл катод электроди; 2-зичлагич;
3-сув билан совитиладиган камера деворлари; 4-электр ёйи;
5-соплоли анод электроди; 6- плазма оқими; 7-газни бериш.

20 - расм. Плазмали эритиш печининг схемаси.
ва металлургияда плазмали қурилмаларни қўллаш учун кенг имкониятлар яратади. 20 - расмда плазмали эритиш печининг схемаси келтирилган.