Т. 327, № 1

Формирование газового потока в плазмохимическом реакторе

Актуальность работы обусловлена необходимостью оптимизации геометрии плазмохимического реактора для увеличения изотопных эффектов. Цель работы: поиск оптимальной геометрии плазмохимического реактора, обеспечивающего локализацию высокотемпературной части плазменного потока в осевой области для увеличения изотопных эффектов за счет снижения эффекта обратной диффузии, приводящей к выравниванию изотопной концентрации. Методы исследования: расчеты и оптимизация газовых потоков внутри плазмохимического реактора путем решения нестационарных уравнений Навье-Стокса и Фурье методом конечно-разностных элементов при помощи пакета ANSYS Fluent. Результаты. Объяснен механизм изменения изотопной концентрации в продуктах плазмохимических реакций за счет спиновой сепарации изотопов углерода в низкотемпературной неравновесной плазме, помещенной в магнитное поле. Проведен анализ процессов, происходящих внутри плазмохимического реактора постоянный ширины. Предположено, что уменьшение изотопных эффектов связано с окислением дисперсной фазы, находящейся на стенках реактора. Предложены способ и устройство для ограничения площади контакта высокотемпературного плазменного потока со стенками камеры. Проведен расчёт газовых потоков внутри плазмохимического реактора выбранной геометрии. Показано, что для контрагирования высокотемпературного газового потока в центральной области и изолирования его от стенок плазменного реактора можно использовать тонкие диафрагмы из жаростойкого материала. Также было доказано, что при некоторых расходах плазмообразующего газа температура стенок плазмохимического реактора в области между диафрагмами не превышает температуру испарения дисперсной фазы. При этом в значительной мере сохраняется максимально возможный изотопный эффект, возникающий в плазменных процессах в магнитном поле.

Ключевые слова:

электронный ресурс, труды учёных ТПУ, плазменные потоки, реакторы, изотопы углерода, окисление, сажа,

Авторы:

Мышкин Вячеслав Фёдорович

Хан Валерий Алексеевич

Беспала Евгений Владимирович

Тихи Милан

Ижойкин Дмитрий Александрович

Скачать PDF