ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

Теплообмен между струей плазмотрона и нагреваемой поверхностью расплава глинозема для азота, аргона и водорода

В. Э. Кисон^a, А. С. Мустафаев^a, В. С. Сухомлинов<sup>b

a</sup> Санкт-Петербургский горный университет
^b Санкт-Петербургский государственный университет

Аннотация: В статье проведена оценка эффективности теплообмена между струей плазмотрона и нагреваемой поверхностью расплава глинозема с целью выбора оптимального рабочего газа для технологии производства чистого белого корунда. Данная технология разрабатывается с целью ее промышленного применения, с производительностью корунда 50 кг в час. По технологии кристаллы корунда получают путем расплавления порошка глинозема в реакторе струей плазмотрона. В качестве рабочего газа плазмотрона рассмотрены азот, аргон и водород. При расчетах использовались оценки теплофизических характеристик азота, аргона и водорода при рабочей температуре плазмотрона, то есть около 8000К. Были рассчитаны скорости струй и числа Нуссельта, характеризующие теплообмен, с учетом необходимой производительности. Согласно результатам расчетов, наиболее эффективный газ для нагревания и плавления глинозема – азот, ввиду его неполной диссоциации при рабочей температуре плазмотрона и, как следствие, более высокой теплопроводности и удельной энтальпии.

Ключевые слова: плазма, рабочий газ, плазмотрон, корунд.

DOI: 10.23670/IRJ.2021.109.7.006