Конвективно-кондуктивный и радиационный теплообмен потока плазмы с частицами дисперсного материала в условиях плазменного напыления

Abstract

Описаны физические процессы, определяющие тепловое воздействие плазменной струи на частицы дисперсных материалов при плазменном напылении покрытий. Проанализированы различные критериальные зависимости, используемые для расчета конвективно-кондуктивной составляющей теплового потока через поверхность сферической частицы, обтекаемой потоком низкотемпературной плазмы при атмосферном давлении. Предложена методика расчета характеристик радиационного теплообмена плотной плазмы с поверхностью металлической частицы. В широком диапазоне параметров невозмущенного плазменного потока (аргоновая плазма) и температуры поверхности частицы (алюминий) проведен численный анализ рассмотренных составляющих потока тепла в частицу. Показано существенное влияние радиационного теплообмена на результирующий тепловой поток через поверхность напыляемой частицы.

Physical processes are described, which determine the thermal impact of the plasma jet on dispersed material particles in plasma spraying of coatings. Various criterial dependencies are analysed, which are used for calculation of the convective-conductive component of the heat flow through the surface of a spherical particle in the flow of a low-temperature plasma at atmospheric pressure. A procedure is proposed for calculation of characteristics of radiation heat exchange of dense plasma with the metal particle surface. Numerical analysis of the considered components of the heat flow into a particle has been conducted in a broad range of parameters of a non-disturbed plasma flow (argon plasma) and temperature of the particle (aluminium) surface. It is shown that the radiation heat exchange has a significant influence on the resulting heat flow through the surface of a spraying particle.