礦熱爐中的電弧現(xiàn)象:電弧生成機(jī)理電弧是氣體導(dǎo)電形成的。通常氣體由中性原子和分子組成，不導(dǎo)電。但當(dāng)氣體中某些組分在外界條件作用下發(fā)生電離，氣體便具備導(dǎo)電能力。在兩電極之問施加一定的電壓就可使氣體電離，隨電離程度增加，導(dǎo)電粒子數(shù)量迅速增加，電極間氣體被擊穿而形成導(dǎo)電通道，即生成電弧。擊穿電壓與氣體壓力和放電間隙大小有關(guān)。
電弧柱中氣體電離起因于陰極斑點(diǎn)的熱電子發(fā)射，這些斑點(diǎn)是電極達(dá)到白熱狀態(tài)的區(qū)域，由于電子的動(dòng)能大于陰極材料的逸出功值，就能向四周空間發(fā)射電子。在電場作用下電子向陽極加速運(yùn)動(dòng)，在靠近陽極的區(qū)域內(nèi)獲得很大的動(dòng)能，所以當(dāng)它們和氣體分子及原子碰撞時(shí)，足以使后者電離。同時(shí)，電弧的高溫使氣體分子平均動(dòng)能增大，氣體分子不斷碰撞也產(chǎn)生熱電離。電流的遷移是由電子趨向陽極和正離子趨向陰極的運(yùn)動(dòng)造成的，兩者相比，電子的遷移率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正離子。抵達(dá)陽極的電子釋放出它們的動(dòng)能，使陽極產(chǎn)生大量的熱，故陽極的溫度遠(yuǎn)高于陰極。
在電弧柱中同時(shí)存在著和電離相反的過程——消電離，包括帶正、負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)相遇后的中和和離子在溫度、壓力梯度作用下向周圍空間的擴(kuò)散。顯然，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入電弧的電子數(shù)目和形成的離子數(shù)目等于由于中和和擴(kuò)散所消失的電荷數(shù)目。中和過程往往在限定氣體容積的表面上進(jìn)行，因此中和速率反比于電弧的截面積。擴(kuò)散速率則正比于電極直徑。電弧周圍介質(zhì)的溫度及傳熱條件、氣體種類、電極材料等對電弧電離和消電離過程有決定性的影響。環(huán)境溫度越高，散熱條件越差，電極材料熔點(diǎn)越高，電離條件將越好，電弧燃燒越穩(wěn)定。另一方面，在環(huán)境條件和電極材料都相同時(shí)，電弧的截面積正比于電弧的電流，因此電流越大，消電離速率越小，電弧燃燒越穩(wěn)定。
電弧弧光波長在360～560nm之間，電弧電子濃度為4×1016cnl～，電弧溫度可達(dá)9727℃。電爐中傳熱條件不同時(shí)，電極表面和電弧柱的溫度亦不同。對于石墨，陰極為3227。C，陽極為3927℃；對于鋼，陰極為2127℃，陽極為2327℃；電弧柱溫度可在2727～19727℃之間。硅鐵電爐中電弧電流密度可達(dá)900A／cm2，電弧表面溫度約3950cC。
網(wǎng)站客服
